Енергетична незалежність України і новітні технології

В своїй попередній колонці я писав, що Україні майбутнього потрібний повноцінний сучасний ВПК, а не занедбані залишки від радянського ВПК. Негайним кроком я пропонував створення підприємств з країнами НАТО. Дуже втішений новиною, що такий процес вже почався, Укроборонпром будує боєприпасний завод спільно з однією з країн НАТО.

Ще одним елементом економічної політики України майбутнього має стати забезпечення енергетичної незалежності, перш за все - припинення імпорту природного газу.

Технологічно найпростішим способом позбавлення від імпорту газу є використання в якості палива для виробництва теплової енергії відходів рослинництва, в першу чергу - соломи.

Всі необхідні технологічні компоненти від обладнання, що працює в полі, до парових котлів для ТЕЦ і водогрійних котлів для котелень - все вже давно розроблене і багато років використовується в промислових масштабах технологічним лідером цього виду біоенергетики - Данією.

Нічого, крім політичної волі для заміщення імпортного газу аграрними відходами, не потрібно.

Коли така воля у наших політиківз’явиться, Україна не тільки легко позбудеться імпорту природного газу, а й зменшить витрати на виробництво енергії у національному масштабі.

Але розвиток технологій відкриває для нас також нові способи отримання енергетичної незалежності, наприклад, перехід від моторних палив на основі нафти до водню.

Традиційні способи отримання водню не назвеш новітньою технологією, але зараз виникають дійсно нові технологічні рішення, про які ще недавно не йшло мови, найновіше з них виникло з біологічних технологій видобутку корисних копалин.

Водень є абсолютно екологічно чистим паливом, що привертає до нього увагу вже багато років. Але у природі він у чистому вигляді не зустрічається, його треба отримувати з якихось хімічних сполук.

Приблизно 95% водню зараз отримують з викопного вуглеводневого палива, перш за все - з природного газу.

Отримання водню з викопного палива призводить до викидів в атмосферу діоксиду та монооксиду вуглецю, що ускладнює проблему зміни клімату так само, як і спалювання цих викопних палив.

Електроліз води для виробництва водню потребує споживання великої кількості електричної енергії. Якщо вона отримана від спалювання викопних джерел, то всі негативні екологічні наслідки зрозумілі. Тільки у разі використання електроенергії з відновлюваних джерел ми маємо екологічно чисте виробництво водню.

Одна велика проблема - цей водень (так званий "зелений") в декілька разів дорожчий за водень з природного газу, нафти або вугілля.

Біологічні технології видобування корисних копалин (біомайнінг), перш за все - металів, базуються на тому, що деякі одноклітинні організми, гриби та рослини можуть накопичувати в собі високі концентрації певних металів.

Теоретична можливість використання цієї властивості організмів для гірничої справи була сформульована в 1950-х роках, коли було відкриті мікроорганізми, які потребували високої концентрації заліза для швидкого розвитку.

За минулі десятиріччя це відкриття стало вже промисловою технологією, яка використовується в Австралії, ПАР, Бразилії та інших країнах для видобування міді, золота, урану з бідних руд або з відходів збагачення руд.

Біомайнінг має дві засадничі переваги порівняно з традиційними методами видобування - екологічна чистота і можливість працювати з покладами, які є надто бідними для звичайних технологій, або ж з відходами гірничої промисловості.

На стику біомайнінгу та водневої енергетики виникла ідея - чи не можуть мікроорганізми продукувати водень в промислових масштабах з викопного палива прямо під землею, без його вилучення на поверхню.

В лютому 2022 року чотири американські компанії оголосили в Х’юстоні (штат Техас) про початок програми, яка спрямована на розробку промислової технології біологічного видобутку водню з нафтових свердловин, які вже не використовуються для видобутку нафти.

Для Техасу, де є тисячі таких свердловин, це відкриває нові можливості в енергетиці. Лідером цього консорціуму є стартап з Х’юстону Cemvita Factory, що спеціалізується на мікробіологічних дослідженнях.

Сфера науки, технології та промисловості, в якій працює Cemvita Factory, має назву синтетична біологія.

Центральною проблемою біомайнінгу водню є створення синтетичних мікроорганізмів, бо в природі нема такого організму, який би продукував водень з нафти в промислових масштабах.

Генетична інженерія вже має за плечима не один десяток років досвіду генетичної модифікації мікроорганізмів та рослин, які використовуються в фармацевтиці, косметології, сільському господарстві. Cemvita Factory створює синтетичні мікроорганізми для важкої промисловості.

Головним наслідком поєднання біомайнінгу і водневої енергетики може бути економічний - тобто значне здешевлення водневого палива. Найдешевший водень, який отримують з викопного палива, коштує від 1 до 1,5 доларів США за кілограм. Принаймні, так було до спровокованого Росією стрибка ціни природного газу.

Але цей спосіб отримання водню (який називають чорним, коричневим або сірим воднем) створює великі викиди вуглецю в атмосферу.

Абсолютно чиста технологія (зелений водень), яка полягає у виробництві водню шляхом електролізу води за допомогою електроенергії, отриманої з відновлюваних джерел, коштує біля 5 доларів за кілограм водню.

Компромісне технологічне рішення, яке полягає в уловлюванні та захороненні вуглецю, що продукується при отриманні водню з викопного палива, дає майже чисту технологію, але збільшує ціну водню до 2,5 доларів за кілограм.

Ця технологія (так званий - блакитний водень) має зараз два заперечення:

(1) практично неможливо забезпечити повне уловлювання та захоронення вуглецю, якась частина його все рівно потрапляє в атмосферу,

(2) російська агресія проти України порушила ринок природного газу, вдесятеро піднявши його ціну, і не відомо коли і яка ціна стабілізується на цьому ринку.

Нині є тільки попередні економічні оцінки вартості водню, отриманого засобами біомайнінгу. Але ці оцінки нижчі за 1 долар за кілограм. При цьому не відбувається викидів вуглецю в атмосферу і на ці витрати не впливає божевільна поведінка Росії на світових ринках.

Така низька вартість водню пояснюється тим, що його біомайнінг використовує вже давно побудовані і амортизовані нафтові свердловини, які нікому не потрібні і нічого не коштують для виробників водню.

В цих покинутих покладах нафти залишається не видобутими приблизно половина запасів, які або технологічно не доступні, або потребують неприйнятних витрат на видобуток.

Зрозуміло, що біомайнинг водню може бути застосований там, де вже давно було розпочато видобуток нафти і де є велика кількість виснажених і закинутих свердловин. До таких країн належить США, де зараз зародилася ця технологія, а серед європейських країн - Румунія та Україна.

США і ЄС - потенційно безмежний ринок водневого палива, тому такі країни як США, Румунія, Україна можуть бути потенційними світовими лідерами біомайнінгу водню.

Які висновки з викладеного?

(а) Післявоєнна Україна має займатися не просто відбудовою зруйнованого, а відбудовою на нових технологічних засадах. Біомайнінг водню може бути прикладом такої технології. Зараз, коли ця технологія тільки народжується, найкращий час для участі в цій роботі, бо зараз це може бути зроблено значно дешевше, ніж в майбутньому. Цьому сприяє не тільки рання стадія розвитку технології, а й політична ситуація підтримки України в США.

(б) В липні 2021 року на виконання домовленостей між президентом України Зеленським і канцлером Німеччини Меркель між НАК "Нафтогаз України" та німецькою енергетичною компанією RWE було укладено меморандум про співробітництво в секторі водневої економіки (зеленого водню). Для "Нафтогазу України" біомайнінг водню в контексті цієї співпраці може бути значно вигіднішим, ніж виробництво зеленого водню.

(в) Біомайнінг для України може бути технологією майбутнього просто з-за того, що по території України лежать мільйони тон відходів гірничо-металургійної індустрії, утилізувати які можна тільки технологіями біомайнінгу. Зараз біомайнінг в Україні, на жаль, не вийшов за межі університетських авдиторій.