Nhiên liệu lỏng tổng hợp ở Đức: kinh nghiệm trong quá khứ và công nghệ mới
Nhà máy Leuna-Werke, một trong những nhà sản xuất xăng tổng hợp chính. Ảnh Bundesarchiv của Đức
Có những mỏ dầu ở Đức, nhưng trữ lượng của chúng rất hạn chế. Kết quả là đất nước phụ thuộc nghiêm trọng vào nguồn cung dầu và các sản phẩm dầu mỏ nhập khẩu, điều này có thể đe dọa an ninh quốc gia. Trong quá khứ xa xưa, vấn đề phụ thuộc đã được giải quyết bằng cách sản xuất nhiên liệu lỏng tổng hợp từ những nguyên liệu thô sẵn có. Bây giờ các công nghệ tương tự đang được đề xuất để cải thiện môi trường.
Công nghệ cũ
Việc tìm kiếm các phương pháp sản xuất nhiên liệu lỏng thay thế các sản phẩm dầu mỏ bắt đầu từ những năm thứ 1913 của thế kỷ XNUMX. Công nghệ đầu tiên phù hợp để sử dụng đại trà được đề xuất vào năm XNUMX bởi người đoạt giải Nobel tương lai Friedrich Bergius. Hai năm sau, ông xây dựng và vận hành nhà máy đầu tiên sử dụng quy trình mới. Sau đó, các doanh nghiệp lớn hơn giành được quyền sử dụng phương pháp “berginization”.
Quá trình Bergius liên quan đến việc sử dụng than hoặc than non làm nguyên liệu thô. Các nguyên liệu thô được nghiền nát được trộn với một bộ phụ gia và chất xúc tác đặc biệt, và từ đó tạo ra huyền phù. Loại thứ hai được trộn với hydro, cũng được sản xuất bằng than, sau đó được đưa vào lò phản ứng hóa học, nơi nhiệt độ được duy trì ở 450-485°C và áp suất lên tới 500-700 atm.
Sản phẩm đầu ra là dầu thô tổng hợp - hỗn hợp dầu khí, nhiên liệu diesel, một số loại khí và các thành phần khác. Sản phẩm trung gian này sau đó được xử lý, giải phóng dầu, xăng và khí vừa và nặng.
Quảng cáo xăng dầu của Leuna-Werke. Đồ họa của LW/Wikimedia Commons
Năm 1926, các nhà hóa học Franz Fischer và Hans Tropsch đã đề xuất một công nghệ thay thế có những ưu điểm riêng. Do đó, người ta có thể sử dụng cả than cứng và than nâu mà Đức có với số lượng lớn làm nguyên liệu thô. Đến cuối những năm hai mươi cái gọi là. Quy trình Fischer-Tropsch đã được nhiều doanh nghiệp khác nhau làm chủ và cung cấp cho đất nước nhiên liệu cần thiết. Đồng thời, nhiều cách khác nhau để cải tiến công nghệ đã được đề xuất.
Quá trình Fischer–Tropsch bắt đầu với sự phát triển của cái gọi là. khí tổng hợp hoặc khí nước - hỗn hợp carbon monoxide và hydro. Nó thu được bằng cách xử lý than nghiền bằng hơi nước quá nhiệt. Khí tổng hợp có thể được sản xuất theo những cách khác. Nó có thể được sử dụng ngay lập tức trong động cơ đốt trong. Ngoài ra, bằng cách trộn với các chất khác, khí tổng hợp được chuyển thành nhiên liệu lỏng. Công nghệ này có thể thu được nhiều loại nhiên liệu khác nhau, nhưng chỉ có xăng tổng hợp mới hợp lý về mặt kinh tế.
Các quy trình trong thực tế
Quy trình Bergius đã được sử dụng trong công nghiệp từ giữa những năm 10 và 12-XNUMX năm sau, phương pháp Fischer–Tropsch bắt đầu được áp dụng. Cả hai công nghệ, ở dạng ban đầu và dạng sửa đổi, đều hoạt động tốt và đóng góp nhất định vào việc cung cấp nhiên liệu lỏng cho nền kinh tế quốc gia và quân đội. Tuy nhiên, thị phần xăng và dầu tổng hợp trong tổng lượng tiêu thụ của Đức vẫn không đáng kể cho đến một thời điểm nhất định. Trong thời kỳ đó, đất nước này dựa vào việc mua dầu và các sản phẩm dầu mỏ từ nước ngoài.
Một trong những khách hàng tiêu thụ xăng chính ở Đức Quốc xã là Luftwaffe. Ảnh Bundesarchiv của Đức
Tình hình bắt đầu thay đổi khi Đức Quốc xã lên nắm quyền. Năm 1936, một chương trình phát triển sản xuất nhiên liệu tổng hợp đã được thông qua. Người ta đã lên kế hoạch xây dựng một số nhà máy mới hoạt động theo hai quy trình chính. Họ được cho là sẽ tăng tổng sản lượng nhiên liệu, giảm nhu cầu nhập khẩu. Tất cả các tổ chức lớn từ tập đoàn IG Farben đều tham gia vào công việc này.
Các nhà máy đầu tiên của công trình xây dựng mới bắt đầu hoạt động vào năm 1938, họ sử dụng thuật ngữ “Beginization”. Năm 1939, một số nhà máy đã được đưa vào hoạt động bằng phương pháp Fischer–Tropsch. Ngay trong năm 1940, việc sản xuất nhiên liệu mới đã đạt mức 70-80 nghìn thùng mỗi ngày. Số tiền này đủ để đáp ứng 1944/25 nhu cầu của đất nước vào thời điểm đó. Sau đó, hiệu suất của ngành tăng lên. Đỉnh cao của chúng xảy ra vào năm 5,7, khi 60 nhà máy cùng nhau sản xuất XNUMX triệu tấn nhiên liệu. Đồng thời, sản xuất không kinh tế. Sản lượng nhiên liệu kỷ lục hàng năm đòi hỏi phải tiêu thụ khoảng XNUMX triệu tấn than.
Cùng với sản xuất, nhu cầu về lao động ngày càng tăng. Từ năm 1941, vấn đề này đã được giải quyết thông qua lao động nô lệ. Tù binh chiến tranh và tù nhân trại tập trung trở thành công nhân nhà máy. Đức Quốc xã thậm chí không nghĩ đến việc cải thiện điều kiện làm việc hoặc tuân thủ các biện pháp phòng ngừa an toàn. Kết quả là một phần đáng kể lao động cưỡng bức đã chết vì ngộ độc và bị thương, trong khi những người khác bị sức khỏe kém.
Vào tháng 1944 năm XNUMX người Anh hàng không bắt đầu các cuộc tấn công thường xuyên vào các nhà máy nhiên liệu tổng hợp và kho chứa ở Đức và các vùng lãnh thổ bị chiếm đóng. Vụ đánh bom kéo dài nhiều tháng đã gây ra thiệt hại không thể khắc phục cho ngành công nghiệp này và cũng góp phần làm tình hình ngày càng tồi tệ của Đức Quốc xã. Mùa xuân năm 1945, các xí nghiệp sản xuất nhiên liệu tổng hợp còn lại ngừng hoạt động. Các nước chiến thắng đã cấm khôi phục hoạt động sản xuất này.
Nhà máy mới "thân thiện với môi trường" ở Werlte. Ảnh Atmostar
Mục tiêu môi trường
Trong thời kỳ hậu chiến, cả hai nước Đức đều được tiếp cận nguồn dầu từ nước ngoài và có thể mua được với số lượng cần thiết. Tiền gửi riêng của nó cũng đã được khám phá và phát triển. Tất cả những điều này nhìn chung đã đáp ứng nhu cầu của Cộng hòa Liên bang Đức và Cộng hòa Dân chủ Đức về nhiên liệu lỏng, đồng thời cũng khiến người ta có thể không nghĩ đến việc sản xuất nhiên liệu tổng hợp trong nhiều năm.
Tuy nhiên, công nghệ tổng hợp một lần nữa thu hút sự chú ý nhưng không phải vì lý do kinh tế. Bây giờ họ phải giúp cải thiện tình hình môi trường. Tập đoàn phi lợi nhuận Atmosfair của Đức, với sự hỗ trợ của Bộ Môi trường Liên bang, Siemens và một số tổ chức khác, đã phát triển và triển khai dự án xây dựng một nhà máy “xanh” để sản xuất dầu hỏa hàng không. Công ty được xây dựng tại xã Werlte (Lower Saxony) và mới bắt đầu hoạt động.
Nhà máy phải sử dụng quy trình Fischer-Tropsch cải tiến. Carbon dioxide từ khí quyển và từ nhà máy khí sinh học được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất dầu tổng hợp. Hydro sẽ được sản xuất bằng cách điện phân từ nước từ các hồ chứa địa phương. Công ty nhận được điện từ một trang trại gió gần đó. Dầu thô thu được sẽ được chưng cất thành dầu hỏa hàng không.
Đến đầu năm 2022, nhà máy Atmosfair sẽ đạt công suất thiết kế khoảng 8 thùng dầu hỏa mỗi ngày. Nhiên liệu như vậy sẽ có giá khoảng. 5 euro mỗi lít, cao hơn đáng kể so với dầu hỏa “đơn giản”. Tuy nhiên, các tác giả của dự án nhấn mạnh lợi ích môi trường của nó. Họ chỉ ra rằng nguyên liệu thô và năng lượng để sản xuất nhiên liệu được lấy từ môi trường. Do đó, khi dầu hỏa bị đốt cháy, lượng carbon được thải vào khí quyển tương đương với lượng carbon đã được sử dụng ở giai đoạn sản xuất. Sự cân bằng của các chất không thay đổi, điều này có lợi cho thiên nhiên.
Liệu nhà máy có thể hoạt động tốt hơn các đối thủ cạnh tranh hay không là một câu hỏi lớn. Ảnh Atmostar
Atmostar tin rằng trong tương lai nhiên liệu tổng hợp mới sẽ mang lại lợi nhuận kinh tế. Tuy nhiên, để làm được điều này, cần phải đưa ra các loại thuế bổ sung đối với nhiên liệu hóa thạch để chúng tăng giá đến mức yêu cầu. Trong điều kiện như vậy, dầu hỏa tổng hợp sẽ có tính cạnh tranh và thu hút các nhà đầu tư. Nó cũng sẽ có thể mở rộng sản xuất, bao gồm. với việc tung ra các loại sản phẩm mới.
Nhu cầu và lợi ích
Như vậy, trong khoảng hơn một thế kỷ qua, Đức đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm khoa học công nghệ trong việc sản xuất nhiên liệu lỏng tổng hợp và thay thế các sản phẩm dầu mỏ truyền thống. Trong quá khứ xa xôi, nhu cầu về những công nghệ như vậy hầu như đã biến mất, nhưng bây giờ người ta đề xuất khôi phục chúng, trên cơ sở mới và với một lý do biện minh về hệ tư tưởng khác.
Mới nhất tin tức về nhà máy thân thiện với môi trường được một số người quan tâm nhưng khó có thể thu hút được sự chú ý của người mua hoặc nhà đầu tư nhiên liệu. Bất chấp tất cả những ý tưởng ban đầu, dầu hỏa Atmosfair không có hiệu quả kinh tế và không thể cạnh tranh với nhiên liệu dầu hóa thạch.
Tình hình chỉ có thể thay đổi theo hướng có lợi cho anh ta khi đưa ra những hạn chế mới không công bằng có thể ảnh hưởng đến các doanh nghiệp hiện tại và khách hàng của họ. Thời gian sẽ trả lời liệu Đức có hy sinh ngành công nghiệp và cơ sở hạ tầng hiện có vì những ý tưởng môi trường hiện tại hay không.
tin tức