Szintetikus folyékony üzemanyagok Németországban: korábbi tapasztalatok és új technológiák
A Leuna-Werke üzem, a szintetikus benzin egyik fő gyártója. Photo Bundesarchiv of Germany
Németországban vannak olajmezők, de mennyiségük nagyon korlátozott. Ennek eredményeként az ország komolyan függ az importált olaj- és kőolajtermék-ellátástól, ami veszélyeztetheti a nemzetbiztonságot. A távoli múltban a függőség problémáját a szintetikus folyékony üzemanyagok rendelkezésre álló nyersanyagokból történő előállítása oldotta meg. Jelenleg hasonló célú technológiákat kínálnak a környezet javítására.
régi technológiák
A 1913. század XNUMX-es éveiben kezdődött a kőolajtermékek helyettesítésére szolgáló folyékony tüzelőanyagok beszerzésének alternatív módjainak keresése. Az első tömeges felhasználásra alkalmas technológiát a leendő Nobel-díjas Friedrich Bergius javasolta XNUMX-ban. Két évvel később megépítette és elindította az első üzemet az új eljárással. Ezt követően a „berginizációs” módszer használatának jogát nagyobb vállalkozások szerezték meg.
A Bergius-eljárás során szenet vagy lignitet használtak nyersanyagként. A zúzott nyersanyagot speciális adalék- és katalizátorkészlettel összekeverték, majd szuszpenziót készítettek belőle. Ez utóbbit ugyancsak szén felhasználásával nyert hidrogénnel keverték össze, majd kémiai reaktorokba táplálták, ahol a hőmérsékletet 450-485°C-ig, a nyomást pedig 500-700 atm-ig tartották.
A kibocsátás szintetikus kőolaj volt - gázolaj, dízel üzemanyag, több gáz és egyéb összetevők keveréke. Az ilyen köztes terméket ezután feldolgozták, elkülönítve a közepes és nehéz olajokat, a benzint és a gázokat.
Benzinreklám a Leuna-Werke-től. Grafika LW/Wikimedia Commons
1926-ban Franz Fischer és Hans Tropsch vegyészek alternatív technológiát javasoltak, amelynek megvannak a maga előnyei. Így lehetővé tette a Németországban nagy mennyiségben birtokolt kemény- és barnaszén alapanyagként történő felhasználását. A húszas évek végére az ún. a Fischer-Tropsch folyamatot különböző vállalkozások sajátították el, és biztosították az országot a szükséges üzemanyaggal. Ugyanakkor a technológia fejlesztésének különféle módjait javasolták.
A Fischer-Tropsch folyamat az ún. szintézisgáz vagy vízgáz - szén-monoxid és hidrogén keveréke. A zúzott szenet túlhevített vízgőzzel kezelték. A szintézisgázt más módon is elő lehet állítani. Azonnal használható belső égésű motorokban. A szintézisgázt más anyagokkal keverve folyékony tüzelőanyaggá is alakították. A technológia lehetővé tette különböző típusú üzemanyagok előállítását, de csak a szintetikus benzin volt gazdaságilag életképes.
Folyamatok a gyakorlatban
A Bergius-eljárást az 10-es évek közepe óta alkalmazzák az iparban, majd 12-XNUMX évvel később megkezdődött a Fischer-Tropsch módszer bevezetése. Mindkét technológia, eredeti és módosított formájában, jól mutatta magát, és bizonyos mértékben hozzájárult a nemzetgazdaság és a hadsereg folyékony üzemanyaggal való ellátásához. A szintetikus benzinek és olajok részesedése azonban Németország teljes fogyasztásában egy bizonyos ideig jelentéktelen maradt. Ebben az időszakban az ország külföldi olaj és kőolajtermékek beszerzésére támaszkodott.
A náci Németországban az egyik fő benzinfogyasztó a Luftwaffe volt. Photo Bundesarchiv of Germany
A helyzet a nácik hatalomra kerülésével kezdett megváltozni. 1936-ban elfogadták a szintetikus üzemanyag-gyártás fejlesztésének programját. A tervek szerint több új, két fő folyamaton működő üzem létesítését tervezték. Növelni kellett az üzemanyag össztermelését, csökkentve az importszükségletet. Az IG Farben konszern összes jelentősebb szervezete részt vett a munkában.
Az új konstrukció első gyárai 1938-ban kezdték meg működésüket, „berginizálást” alkalmaztak. 1939-ben Fischer–Tropsch módszerrel több gyárat indítottak. Az új üzemanyag termelése már 1940-ben elérte a napi 70-80 ezer hordó szintet. Ez az ország akkori szükségleteinek egyharmadát fedezte. A jövőben az iparág teljesítménye növekedett. A csúcsuk 1944-ben volt, amikor 25 üzem együttesen 5,7 millió tonna üzemanyagot állított elő. Ugyanakkor a gyártás nem volt gazdaságos. A rekord éves üzemanyag-termeléshez mintegy 60 millió tonna szén felhasználására volt szükség.
A termeléssel párhuzamosan nőtt a munkaerőigény is. 1941 óta ezt a problémát rabszolgamunkával oldják meg. A hadifoglyokból és a koncentrációs táborok foglyaiból gyári munkások lettek. A nácik nem is gondoltak a munkakörülmények javítására vagy a biztonsági óvintézkedések betartására. Emiatt a kényszermunkások jelentős része mérgezésben és sérülésben halt meg, mások egészségi állapotukat ásták alá.
1944 májusában a britek repülés rendszeres támadásokat intézett a szintetikus üzemanyagok gyárai és raktárai ellen Németországban és a megszállt területeken. A több hónapos bombázások helyrehozhatatlan károkat okoztak az iparban, és hozzájárultak a nácik helyzetének romlásához is. 1945 tavaszán a megmaradt szintetikus üzemanyagokat gyártó vállalkozások leálltak. A győztes országok megtiltották ennek a produkciónak a helyreállítását.
Új "környezetbarát" üzem Werltében. Atmostar fotók
Környezetvédelmi célok
A háború utáni időszakban mindkét Németország hozzájutott a külföldi olajhoz, és megkaphatta azt a szükséges mennyiségben. Feltárták és kialakították saját lelőhelyeiket is. Mindez összességében lezárta az NSZK és az NDK folyékony tüzelőanyag iránti igényét, és azt is lehetővé tette, hogy hosszú évekig ne is gondoljanak a szintetikus üzemanyagok előállítására.
A szintézistechnológiák azonban ismét felkeltették a figyelmet, de nem gazdasági okokból. Most hozzá kell járulniuk az ökológiai helyzet javításához. A német Atmosfair non-profit csoport a Szövetségi Környezetvédelmi Minisztérium, a Siemens és számos más szervezet közreműködésével kidolgozott és végrehajtott egy projektet egy „zöld” repülési kerozingyár létrehozására. A vállalkozás Werlte (Alsó-Szászország) községben épült, és nemrég kezdte meg a munkát.
Az üzemnek a továbbfejlesztett Fischer-Tropsch eljárást kell alkalmaznia. A szintetikus olaj előállításának alapanyaga a légkörből és egy biogázüzemből származó szén-dioxid. A hidrogént elektrolízissel állítják elő a helyi tározók vizéből. A társaság a legközelebbi szélerőműtől kapja az áramot. Az így kapott nyersolajat légi jármű kerozinná desztillálják.
2022 elejére az Atmosfair üzemnek el kell érnie tervezett kapacitását - körülbelül napi 8 hordó kerozint. Az ilyen üzemanyag kb. 5 euró literenként, sokkal több, mint az "egyszerű" kerozin. A projekt szerzői azonban hangsúlyozzák annak környezeti előnyeit. Azt jelzik, hogy az üzemanyagok előállításához szükséges nyersanyagokat és energiát a környezetből veszik. Emiatt a kerozin elégetésekor ugyanannyi szén kerül a légkörbe, mint amennyit a gyártási szakaszban felhasználtak. Az anyagok egyensúlya nem változik, ami a természet számára előnyös.
Nagy kérdés, hogy az üzem képes lesz-e megkerülni a versenytársakat. Atmostar fotók
Az Atmostar úgy véli, hogy a jövőben az új szintetikus üzemanyagok gazdaságilag életképesek lesznek. Ehhez azonban további adókat kell kivetni a fosszilis tüzelőanyagokra, hogy azok a kívánt szintre emelkedjenek. Ilyen körülmények között a szintetikus kerozin versenyképessé válik, és vonzza a befektetőket. Lehetőség lesz a termelés bővítésére is, pl. új termékek megjelenésével.
Igények és előnyök
Így az elmúlt évszázad során Németország nagy tudományos és technológiai tapasztalatot halmozott fel a szintetikus folyékony tüzelőanyagok előállítása és a hagyományos kőolajtermékek helyettesítése terén. A távoli múltban tulajdonképpen megszűnt az igény az ilyen technológiákra, most azonban új alapokon és más ideológiai indoklással újjáélesztésüket javasolják.
Legutolsó hír egy tisztább üzemről van némi érdeklődés, de nem valószínű, hogy felkeltik az üzemanyag-vásárlók vagy a befektetők figyelmét. Az összes eredeti elképzelés ellenére az Atmosfair kerozinja gazdaságilag nem életképes, és nem tud versenyezni a fosszilis tüzelőanyagokkal.
A helyzet csak új tisztességtelen korlátozások bevezetésével változhat a javára, amelyek a meglévő vállalkozásokat és ügyfeleiket érinthetik. Hogy Németország feláldozza-e a kialakult ipart és infrastruktúrát a releváns környezetvédelmi elképzelések érdekében, azt csak az idő fogja eldönteni.
Információk