Преобразуя осадок сточных вод в биуголь и зелёный водород, исследователи борются с экологическим следом сталелитейной промышленности. Этот инновационный подход, реализуемый в рамках инициативы, финансируемой ЕС, направлен на превращение того, что обычно считается отходами, в ценные ресурсы.
На очистных сооружениях главная проблема кроется в остаточном осадке после очистки воды. Традиционно осадок сушат и либо сжигают, либо утилизируют, что вызывает серьёзные экологические проблемы. Однако команда исследователей во главе с Давидом Кьарамонти из Туринского политехнического университета видит потенциал там, где другие видят отходы. «Этот осадок имеет ценность, это не просто отходы», — подчёркивает он, отмечая его роль в производстве водорода и углерода, необходимых для более чистого производства стали.
Проект H2STEEL — это совместная инициатива, объединяющая экспертов из Франции, Италии, Нидерландов, Испании и Великобритании. Их задача — разработать метод извлечения полезных материалов из осадка сточных вод, что поможет снизить выбросы в сталелитейном секторе. Сталь незаменима для различных применений — от автомобилей до инфраструктуры, но также является значительным источником глобальных выбросов CO2, составляя 8 % от общего объёма, как отмечает Международное энергетическое агентство.
Декарбонизация производства стали остаётся серьёзной проблемой. Сложность сталеплавильного процесса обычно связана с использованием углеродсодержащих компонентов, которые выделяют парниковые газы, что делает эту отрасль одной из самых трудных для декарбонизации. Система торговли выбросами ЕС ещё больше усугубила эти трудности: прогнозируется, что к 2030 году цена на углерод достигнет 120–150 евро за тонну. Для отрасли стоимостью более 2,5 триллионов евро ежегодно настоятельно необходимы доступные низкоуглеродные альтернативы.
Кьарамонти описывает подход H2STEEL как яркий пример циклической экономики. «Мы берём малоиспользуемый ресурс — осадок сточных вод — и делаем его снова полезным», — объясняет он. Процесс проходит в два этапа: сначала осадок нагревают без кислорода, создавая биоуголь методом карбонизации. Затем метан из биогазовых установок обрабатывается с использованием биоугля в качестве катализатора для производства водорода.
Этот инновационный метод не только увеличивает содержание углерода в биоугле, делая его пригодным для сталелитейного производства, но и отделяет фосфор для использования в удобрениях. Заменяя традиционный уголь на биоуголь и включая водород в процесс производства стали, H2STEEL стремится значительно снизить выбросы.
В настоящее время команда строит в Турине установку высотой 4 метра, чтобы продемонстрировать эту технологию. «Мы разлагаем биометан на углерод и водород, используя карбонизированный осадок при 900°C», — поясняет Кьарамонти. Хотя официальные результаты ещё не получены, проект H2STEEL выглядит многообещающим для будущего устойчивого производства стали.
Пока промышленность исследует различные стратегии декарбонизации, включая электрические печи и процессы на основе водорода, метод H2STEEL на основе осадка может сыграть ключевую роль. Ян Винекке, руководитель по устойчивому углероду в сталелитейном гиганте ArcelorMittal, отмечает гибкость этой технологии. «Будь то водородная печь или электрическая, нам всё равно понадобятся такие ингредиенты, как углерод и водород в наших процессах», — говорит он, указывая на потенциал немедленного снижения выбросов.
ArcelorMittal, ключевой партнёр проекта H2STEEL, стремится к углеродной нейтральности к 2050 году и внимательно следит за развитием этой технологии. «Это отличная технология для сталелитейной промышленности, но она должна доказать свою экономическую эффективность», — предупреждает Винекке, подчёркивая необходимость налаживания жизнеспособных цепочек поставок и минимизации затрат.
Уже имеется поданная заявка на патент, и партнёры с нетерпением ждут результатов демонстратора. Кьарамонти выражает оптимизм: «То, что мы делаем, выглядит очень перспективно. Теперь дело за последними шагами.» Если проект увенчается успехом, H2STEEL может стать не только технологическим прорывом, но и воплощением принципов циклической экономики, способствуя конкурентоспособности и продвижению к целям нулевых выбросов.
