Като превръщат утайките от отпадъчни води в биовъглища и зелен водород, финансирани от ЕС изследователи помагат за намаляване на въздействието върху околната среда на стоманодобивната индустрия.
от Том Касауърс
Това, което излиза от пречиствателните ни станции за отпадъчни води, може да не е особено приятно, но истинският проблем е в онова, което остава след обработването на водата. Пречиствателните станции произвеждат течна утайка, която обикновено се изсушава, след което се изгаря или депонира. Това е скъпо, замърсяващо и отдавна се смята за разхищение.
Група изследователи, финансирани от Съюза, гледат на утайката по различен начин. Според тях тя може да се превърне в неочакван съюзник в борбата с изменението на климата — суровина за производство на водород и въглерод, необходими за по-екологично производство на стомана.
„Тази утайка има стойност, тя не е просто отпадък”, казва Давид Киарамонти, професор по енергийни системи, енергийна икономика и биoикономика в Политехническия университет на Торино, Италия. „От нея можем да произвеждаме вещества като въглерод и водород”.
Към „зелена“ стомана
Киарамонти ръководи финансираната от ЕС научноизследователска инициатива H2STEEL, която обединява учени и експерти от стоманодобивната промишленост от Испания, Италия, Нидерландия, Обединеното кралство и Франция. Целта им е да разработят процес за извличане на полезните материали от утайката от отпадъчни води, които да бъдат използвани повторно и да спомогнат за намаляване на емисиите от стоманодобивната промишленост.
Производството на стомана е от решаващо значение за всичко — от самолети и автомобили до сгради и вятърни турбини. То е основна причина и за изменението на климата.
Според доклад на Международната агенция по енергетика от 2023 г. само на стоманодобивния отрасъл се дължат 8% от световните емисии на CO2. За сравнение, авиационната промишленост отделя около 2,5% от световните емисии на CO2.
Намаляването на емисиите в този отрасъл е особено трудно. Производството на стомана е сложен процес и обикновено изисква богати на въглерод суровини, които неизбежно отделят парникови газове. Това го прави един от най-трудните за декарбонизиране отрасли — и един от най-скъпите за трансформиране.
Традиционните методи за производство на стомана са под нарастващ натиск от цените на въглеродните емисии в Европа съгласно схемата на ЕС за търговия с емисии. Според пазарни прогнози цената на въглерода може да достигне 120-150 евро на тон CO2 до 2030 г., което евентуално би добавило значителни разходи на тон произведена стомана.
За световния пазар на стомана, оценяван на повече от 2,5 трилиона евро годишно, намирането на достъпни нисковъглеродни алтернативи е спешно.
Гореща утайка
Тук се включва H2STEEL. „Това е добър пример за кръговата икономика“, казва Киарамонти. „Вземаме малко използван ресурс – утайката от отпадъчни води — и я правим отново полезна”.
Процесът преминава през два основни етапа. Първо, утайката се нагрява без наличие на кислород, за да се получат биовъглища в процес, наречен „коксуване”. След това метанът от инсталациите за биогаз се обработва, при което биовъглищата се използват като катализатор за производството на водород.
В хода на този процес биовъглищата стават още по-богати на въглерод, което ги прави ценни за стоманодобива. Друг страничен продукт — фосфорът — се отделя, за да се използва в производството на торове.
И водородът, и богатите на въглерод биовъглища биха могли да помогнат за намаляване на замърсяването от стоманодобива. Традиционно производството на стомана изисква изгаряне на въглища с желязна руда, при което се освобождава CO2. При подхода на H2STEEL част от въглищата може да бъде заменена с водород. В същото време биовъглищата заместват обикновените въглища, превръщайки отпадъка в ценна промишлена суровина.
Екипът вече изгражда 4-метрова преработваща инсталация в Торино, която да демонстрира технологията. „Разграждаме биометана на въглерод и водород, като използваме карбонизираната утайка при 900°C”, обяснява Киарамонти. „Така я превръщаме в биовъглища и водород от кръгов процес”.
Въглерод и водород
Официалните резултати от проекта, който приключва през март 2026 г., все още не са налице, но потенциалът му е значителен.
Декарбонизирането на стоманодобива привлича интензивни изследователски усилия — от електрическите пещи до основаните на водород процеси. Подходът в проекта H2STEEL, който използва утайка от отпадъчни води, може да се впише в тази по-широка трансформация.
„Тази технология е много гъвкава”, казва Ян Винке, ръководител на екип за устойчив въглерод в изследователския център на производителя на стомана ArcelorMittal в Мезиер, Северна Франция.
ArcelorMittal, чието седалище се намира в Люксембург, е вторият най-голям производител на стомана в света.
Компанията също така е партньор в проекта H2STEEL и се надява да използва разработваната технология в стоманодобивните си заводи.
„Независимо дали използваме пещ на водород или електрическа пещ, пак ще се нуждаем от съставки като въглерод и водород в процесите си”, казва Винке.
„С тази технология можем да намалим емисиите още сега, а тя ще бъде полезна и в бъдеще”.
Сред останалите партньори са Лайденският университет в Нидерландия и Имперският колеж в Лондон.
Следващи стъпки
Едно от най-големите предимства на H2STEEL е бързината. Ако изпитанията са успешни, технологията може да бъде внедрена само след няколко години — изключително бързо за индустрия, в която инфраструктурните промени отнемат десетилетия.
Остават обаче предизвикателства. „Трябва да осигурим утайката, да я преработим и да я доставим до стоманодобивните заводи”, казва Киарамонти. Създаването на вериги за доставки и свеждането на разходите до минимум ще бъдат от ключово значение.
ArcelorMittal, която има за цел да стане въглеродно неутрална компания до 2050 г., следи проекта с внимание. „Това е чудесна технология за стоманодобивния отрасъл, но трябва да докаже своята икономическа жизнеспособност”, казва Винке.
Патентът вече е в процес на регистрация, а партньорите са нетърпеливи да видят резултатите от демонстратора. „Това, което правим, изглежда много обещаващо”, казва Киарамонти. „Сега остава да направим последните стъпки”.
Ако проектът H2STEEL постигне успех, това няма да бъде само технологичен пробив. Като превръща отпадъците в ценни суровини, проектът въплъщава принципите на кръговата икономика, помагайки на Европа да остане конкурентоспособна, докато се доближава до целите си за нулеви нетни емисии.
Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт” на ЕС. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия. Статията е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС за изследвания и иновации.
