Kineski naučnici napravili su postrojenje koje bi moglo da promeni ekonomiku proizvodnje zelenog vodonika iz morske vode. Jedan sistem istovremeno proizvodi vodonik i slatku vodu, dok otvara mogućnost izdvajanja uranijuma, broma i drugih vrednih materijala iz mora.
Najvažniji deo inovacije, međutim, možda nije ono što sistem proizvodi. To je način na koji koristi energiju koja bi inače bila izgubljena.
Postrojenje snage 250 kilovata koristi otpadnu toplotu iz elektrolize za desalinizaciju morske vode. Time je iskorišćenost električne energije povećana za 14,4 odsto u odnosu na konvencionalnu alkalnu elektrolizu slatke vode, pokazuje studija objavljena u časopisu Nature Energy.
Iza projekta stoje istraživači Instituta za hemijsku fiziku u Dalijanu, koji radi u okviru Kineske akademije nauka. Tim predvode Dehui Deng i Yanting Liu.
Problem zelenog vodonika koji more može da reši
Zeleni vodonik smatra se jednim od mogućih rešenja za dekarbonizaciju industrija u kojima je elektrifikacija posebno zahtevna. Međutim, za njegovu proizvodnju elektrolizom potrebna je voda.
Morska voda deluje kao gotovo neograničen izvor. U praksi, stvari nisu tako jednostavne.
Direktna elektroliza morske vode nosi ozbiljne tehničke probleme. Visoka koncentracija hloridnih jona može da izazove neželjene reakcije i koroziju elektroda. Kalcijum i magnezijum stvaraju naslage koje vremenom smanjuju efikasnost sistema.
Drugo rešenje je već poznato. Morska voda se prvo desalinizuje, a zatim se dobijena slatka voda koristi za elektrolizu.
Problem je cena. Potrebna je dodatna oprema, a proces troši i dodatnu energiju.
Kineski istraživači nisu pokušali da potpuno odbace taj model. Umesto toga, pronašli su način da jedan od njegovih najvećih gubitaka pretvore u resurs.
Energija koja se do sada bacala
Kod elektrolizera značajan deo energije završava kao toplota. Prema podacima koje prenosi South China Morning Post, kod postojećih komercijalnih sistema oko 30 odsto električne energije može da se pretvori u otpadnu toplotu nižeg kvaliteta.
Takva toplota nije jednostavna za ponovno korišćenje. Zato se često odvodi sistemima za hlađenje, koji zauzvrat troše dodatnu energiju i vodu.
Kineski tim je taj problem okrenuo u svoju korist.
Indija uvela prvi voz na vodonik: Novi korak ka železnici bez emisije ugljenika
Otpadna toplota elektrolizera usmerava se u sistem vakuumske destilacije. Zbog sniženog pritiska morska voda može da ključa i isparava već na temperaturama od oko 40 do 50 stepeni Celzijusa.
Dobijena para zatim se kondenzuje. Rezultat je slatka voda koja se vraća u proces elektrolize.
Sistem proizvodi dovoljno vode za sopstvene potrebe, ali ostaje i višak koji može da se koristi u druge svrhe, navodi Kineska akademija nauka.
Drugim rečima, otpadna toplota jednog procesa postaje energent za drugi.
Od 20 do 250 kilovata
Tehnologija nije ostala samo na laboratorijskom eksperimentu.
Istraživači su prvo napravili industrijski pilot sistem snage 20 kW. On je stabilno radio 100 dana i proizvodio 3,8 standardnih kubnih metara vodonika na sat. Istovremeno je dobijano 1,2 kilograma slatke vode na sat.
Zatim je usledilo skaliranje.
Postrojenje snage 250 kW dostiglo je proizvodnju od 48 standardnih kubnih metara vodonika na sat i 31,6 kilograma slatke vode na sat. Studija objavljena u Nature Energy navodi i poboljšanje električne efikasnosti sistema od 14,4 odsto.
Prema podacima koje prenosi South China Morning Post, postrojenje tog kapaciteta može godišnje da proizvede oko 380.000 standardnih kubnih metara vodonika. Čistoća vodonika dostiže 99,9999 odsto.
To više nije samo pitanje tehničke efikasnosti. Istraživači su uradili i tehno-ekonomsku analizu. Ona ukazuje da integrisani proces može imati bolju profitabilnost od tradicionalnog modela u kojem su desalinizacija i elektroliza odvojeni procesi.
Vodonik i voda možda nisu jedini proizvodi
Još jedan zanimljiv deo projekta nalazi se u onome što ostaje nakon desalinizacije.
Kada se iz morske vode izdvaja slatka voda, preostaje koncentrovani rastvor soli. On se često posmatra kao problem koji treba rešiti.
Kineski istraživači ga posmatraju kao potencijalnu sirovinu.
Iz te koncentrisane morske vode moguće je u više faza izdvajati so, brom, uranijum i druge morske resurse, navodi Kineska akademija nauka.
To ne znači da postrojenje već predstavlja komercijalni rudnik uranijuma iz mora. Reč je o mogućnosti daljeg iskorišćavanja koncentrisanog rastvora. Ipak, takav pristup menja ekonomsku logiku čitavog sistema.
Umesto jednog proizvoda, postrojenje potencijalno dobija više izvora prihoda.
Zašto je ovo važno za ekonomiju zelenog vodonika?
Ključna reč je integracija. Industrija decenijama pokušava da pronađe načine za korišćenje otpadne toplote. Problem je što je toplota niske temperature često premalo vredna za klasične industrijske procese.
Vakuumska destilacija omogućava da upravo takva energija dobije praktičnu funkciju.
Komentar objavljen u Nature Energy ocenjuje da objedinjavanje alkalne elektrolize i vakuumske destilacije omogućava efikasnu zajedničku proizvodnju vodonika i slatke vode na skali od 250 kW.
To je važno i zbog još jednog problema koji prati razvoj zelenog vodonika.
Ako proizvodnja vodonika počne masovno da koristi slatku vodu u regionima u kojima je ona ograničen resurs, energetska tranzicija može doći u sukob sa lokalnim potrebama stanovništva i industrije.
Sistem koji koristi morsku vodu, a pritom proizvodi i višak slatke vode, mogao bi da ublaži taj problem.
Od dobrog eksperimenta do velikog biznisa je dug put
Rezultati su obećavajući, ali 250 kW je i dalje relativno mala skala u odnosu na kapacitete koji bi bili potrebni velikoj industriji zelenog vodonika.
Sledeće pitanje zato nije samo da li tehnologija radi. Pitanje je koliko će koštati kada se poveća deset, sto ili hiljadu puta.
Biće potrebno dokazati dugoročnu pouzdanost opreme, troškove održavanja i ekonomsku opravdanost izdvajanja dodatnih resursa iz koncentrisane morske vode.
- Detlina sa četiri lista: Može li sreća da se kupi?
- Slike nestaju, ali problemi ostaju: Meta pod istragom zbog nove opcije na Instagramu
- Plastične flaše više neće izgledati isto: Nova pravila menjaju ambalažu, ali i biznis
- Poslovna stilistkinja otkriva pet grešaka koje najčešće viđa u kancelariji
- Bankarski sektor i veštačka inteligencija: Gde smo danas i kuda nas vodi AI
Ipak, kineski eksperiment pokazuje jedan mogući pravac razvoja industrije vodonika. Umesto izgradnje zasebnih postrojenja koja troše energiju i proizvode otpad, različiti procesi mogu da se povežu tako da otpad jednog postane resurs drugog.
Upravo tu bi mogla da bude najveća vrednost ovog projekta.
Ne samo u proizvodnji vodonika iz mora, već u pokušaju da se iz svakog kilovata električne energije izvuče što veća ekonomska vrednost.
