Porównanie emisji CO2 związanej z wytwarzaniem wodoru na drodze zgazowania i pirolizy węgla

Wytwarzanie wodoru na drodze zgazowania węgla, jak również jego pozyskiwanie z gazu koksowniczego i smoły, posiada w warunkach polskich potencjalnie duże znaczenie. Jednakże w aspekcie naszych zobowiązań w zakresie działań, zmierzających do ograniczenia niepożądanych skutków zmian klimatycznych, istotnym jest oszacowanie wpływu wspomnianych procesów, jak też rodzaju surowca węglowego na wielkość wytworzonego i wyemitowanego CO2 do atmosfery w całym cyklu jego wytwarzania, obejmującym wydobycie węgla, jego przeróbkę mechaniczną, transport do zakładu zgazowania lub koksowni, technologię zgazowania/odgazowania węgla oraz oczyszczanie i konwersję surowego gazu. Obiektem prezentowanych w artykule analiz są trzy wybrane procesy wytwarzania wodoru z węgla, tj.: zgazowanie węgla brunatnego w oparciu o sprawdzoną w skali przemysłowej technologię firmy Shell, zgazowanie węgla kamiennego w oparciu o tę samą technologię oraz pozyskiwanie wodoru z oczyszczonego gazu koksowniczego i smoły. Dla tych trzech procesów wyznaczono wskaźniki uzysku wodoru, całkowitą ilość wytworzonego i ewentualnie wyemitowanego CO2 do atmosfery oraz ilości CO2 wymagające sekwestracji. Z uwagi na uzysk wodoru najkorzystniejszym okazał się proces zgazowania węgla kamiennego (95,9 kg H2 z 1 Mg węgla w stanie roboczym). Natomiast proces pozyskania wodoru z gazu koksowniczego jest zdecydowanie najkorzystniejszy (14,8 kg/kg H2) biorąc pod uwagę podstawowy wskaźnik, charakteryzujący proces pod względem całkowitej intensywności wytwarzania CO2. Z punktu widzenia emisji ditlenku węgla po zastosowaniu sekwestracji najkorzystniejsze okazało się zgazowanie węgla brunatnego, przy czym wielkości emisji uzyskane dla obu węgli są na podobnym poziomie (ok. 3,58 i 3,44 kg CO2 na 1 kg wyprodukowanego wodoru odpowiednio dla węgla kamiennego i brunatnego).

Either production of hydrogen by coal gasification or from coke oven gas and coal tar is, potentially, very important in Polish conditions. However, in respect of our commitment to reduce the undesired effects of climate changes, it is important to establish the impact of the above-mentioned processes as well as coal quality on the amount of CO2 produced and emitted to the atmosphere in the entire hydrogen production cycle involving coal mining, mechanical processing, transport to gasification plant or coke plant, coal gasification/pyrolysis technology, as well as raw gas cleaning and conversion. Three selected processes of hydrogen production from coal were analyzed, i.e. brown coal gasification by means of the industrially tested technology of Shell, hard coal gasification by means of the same technology as well as hydrogen obtained from coke oven gas and coal tar. For these three processes, hydrogen yield, accompanied CO2 intensity rate and potential emission to the atmosphere and the amount of CO2 requiring sequestration were determined. On account of the hydrogen yield, hard coal gasification proved to be most beneficial (84,6 kg of H2 from 1 Mg of raw coal). However hydrogen production from coke oven gas proved to be most beneficial in terms of total CO2 intensity amounting to 14,8 kg/kg H2. Brown and hard coal gasification were found to be advantageous from the point of potential CO2 emission (respectively 3,58 and 3,44 kg of CO2 per 1 kg of hydrogen produced) upon application of sequestration.