Εναλλακτικά καύσιμα: Η πράσινη μετάβαση της βιομηχανίας

Με την Ευρωπαϊκή Ένωση και αρκετές ακόμα χώρες να δεσμεύονται να μηδενίσουν τις καθαρές εκπομπές άνθρακα έως το 2050, η απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα είναι πλέον μονόδρομος, είτε πρόκειται για τα αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης είτε για την αεροπορία και τη ναυτιλία.

«Εναλλακτικά καύσιμα» είναι ο επίσημος όρος που περιγράφει πηγές ενέργειας που μπορούν να αντικαταστήσουν εν μέρει ή πλήρως τους ορυκτούς υδρογονάνθρακες και να μειώσουν τις εκπομπές άνθρακα σε βιομηχανικές χρήσεις όπως οι μεταφορές.

Εξ ορισμού λοιπόν η λίστα περιλαμβάνει όχι μόνο καύσιμα μηδενικών εκπομπών, όπως το πράσινο υδρογόνο, αλλά και συμβατικά καύσιμα όπως το φυσικό αέριο, το οποίο θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως μεταβατική λύση για τον περιορισμό των εκπομπών σε βιομηχανίες που δεν είναι δυνατό να εξηλεκτριστούν.

Άλλα εναλλακτικά καύσιμα είναι το βιοντίζελ, οι βιοαλκοόλες (όπως η βιοαιθανόλη), η ηλεκτρική ενέργεια, τα συνθετικά καύσιμα και η καύση βιομάζας.

Ωστόσο η πιο πράσινη υποκατηγορία των εναλλακτικών καυσίμων -στην οποία θα δίνεται όλο και μεγαλύτερη έμφαση στο μέλλον- είναι τα λεγόμενα ανανεώσιμα καύσιμα, πηγές ενέργειας που παράγονται από ανανεώσιμες πηγές, όπως τα βιοκαύσιμα και το λεγόμενο πράσινο υδρογόνο.

Η χαλυβουργία είναι ένας από τους κλάδους όπου τα ορυκτά καύσιμα δεν μπορούν να αντικατασταθούν πλήρως από πράσινη ηλεκτρική ενέργεια (Reuters)

Οι επικρατέστερες υποψήφιες λύσεις ποικίλλουν ανά κλάδο. Στην περίπτωση της αυτοκίνησης, η πράσινη λύση που αρχίζει πλέον να εφαρμόζεται ευρέως είναι η ηλεκτροκίνηση. Ακόμα και σε αυτή την περίπτωση, πάντως, η λύση είναι πράσινη μόνο εφόσον η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από ΑΠΕ όπως η αιολική και ηλιακή ενέργεια.

Η λύση της ηλεκτροκίνησης με μπαταρίες επαρκεί όχι μόνο για τα αυτοκίνητα ιδιωτικής χρήσης αλλά και για τα φορτηγά –ηλεκτρικές νταλίκες της Tesla και άλλων εταιρειών κυκλοφορούν ήδη στους αμερικανικούς δρόμους. Μπαταρίες θα μπορούσαν επίσης να κινούν μικρά αεροσκάφη σε εσωτερικά δρομολόγια.

.

.

Όμως για πιο βαριές χρήσεις, όπως οι αερομεταφορές μεγάλων αποστάσεων, η ναυτιλία, η παραγωγή χάλυβα και τσιμέντου, οι μπαταρίες δεν προσφέρουν επαρκή ενέργεια. Για αυτές τις εφαρμογές υπάρχουν υποψήφια πράσινα καύσιμα, τα οποία θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίτευξη του ευρωπαϊκού στόχου για μείωση των εκπομπών της ναυτιλίας και της αεροπορίας κατά 50% έως το 2050.

Ας δούμε τα βασικότερα:

Υδρογόνο: Σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής προέρχεται από χημική επεξεργασία του μεθανίου, μια ενεργοβόρα διαδικασία που επιβαρύνει την ατμόσφαιρα με εκπομπές άνθρακα.

Η λεγόμενη οικονομία του υδρογόνου θα βασίζεται στο «πράσινο υδρογόνο», το οποίο παράγεται με ηλεκτρόλυση του νερού χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια από ΑΠΕ. Το πράσινο υδρογόνο έχει μηδενικές εκπομπές άνθρακα όταν καίγεται ή όταν χρησιμοποιείται σε κυψέλες καυσίμου για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Η Η Οδικές Συγκοινωνίες Ανώνυμος Εταιρεία παρουσίασε το πρώτο λεωφορείο υδρογόνου τον Απρίλιο (InTime)

Το πράσινο υδρογόνο θεωρείται επίσης κατάλληλο για τη ναυτιλία και τις αερομεταφορές μεγάλων αποστάσεων, καθώς προσφέρει υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο ανά μονάδα μάζας. Από την άλλη, η πυκνότητά του ανά μονάδα όγκου είναι μικρή (δεδομένου ότι πρόκειται για αέριο), κάτι που σημαίνει ότι απαιτεί μεγάλες δεξαμενές ή δοχεία υψηλής πίεσης που μπορούν να επηρεάσουν το σχεδιασμό και την απόδοση αεροσκαφών και πλοίων.

Ακόμα, η χρήση υδρογόνου απαιτεί νέες υποδομές και προδιαγραφές ασφάλειας.

Συνθετικά καύσιμα (e-fuels): Πρόκειται για υγρά ή αέρια καύσιμα που παράγονται από το συνδυασμό του υδρογόνου με διοξείδιο του άνθρακα ή αμμωνία. Έχουν μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα εφόσον παράγονται από πράσινο υδρογόνο και CO2 που απομονώνεται από την ατμόσφαιρα.

Ένα βασικό πλεονέκτημά τους είναι μπορούν να χρησιμοποιηθούν στους σημερινούς κινητήρες χωρίς μεγάλες μετατροπές. Προσφέρουν επίσης υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και αποθηκεύουν ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Από την άλλη πλευρά, τα συνθετικά καύσιμα είναι εξαιρετικά ακριβά και η –προς το παρόν περιορισμένη- παραγωγή τους απαιτεί μεγάλες ποσότητες ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας και νερού.

Στόχος της ΕΕ είναι τα συνθετικά καύσιμα να αντιστοιχούν στο 1,2% των αεροπορικών καυσίμων έως το 2030 και στο 35% το 2050.

Επίσης, τα e-fuels θα είναι το μόνο διαθέσιμο καύσιμο για τα νέα αυτοκίνητα εσωτερικής καύσης που θα πωλούνται στην ΕΕ από το 2035.

Βιώσιμα αεροπορικά καύσιμα (SAF): Πρόκειται για υγρούς υδρογονάνθρακες που μπορούν να παραχθούν από διάφορες πηγές όπως η βιομάζα, τα οργανικά απόβλητα και το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα. Τα SAF μπορούν να αναμειχθούν με συμβατικά καύσιμα και να χρησιμοποιηθούν σε υφιστάμενα αεροσκάφη χωρίς μεγάλες τροποποιήσεις. Ανάλογα με την πρώτη ύλη και τον βαθμό εμπλουτισμού, τα βιώσιμα αεροπορικά καύσιμα μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές άνθρακα έως και κατά 80%.

Αεροπλάνο της Air France πραγματοποίησε δοκιμαστική πτήση από τη Νίκαια στο Παρίσι με βιώσιμα καύσιμα της Total την 1η Οκτωβρίου 2021 (Reuters)

Παρόλα αυτά, τα SAF παράγονται σήμερα σε πολύ μικρές ποσότητες και είναι πολύ ακριβότερα από τα συμβατικά.

Η ΕΕ έχει θέσει δεσμευτικό στόχο να αυξήσει το μερίδιο των SAF στα αεροπορικά καύσιμα από το 2% το 2025 στο 70% το 2050.

Αμμωνία: Το δύσοσμο αέριο παράγεται σήμερα από φυσικό αέριο, μεθάνιο και νερό και χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή λιπασμάτων. Θα μπορούσε όμως να αξιοποιηθεί ως ανανεώσιμο καύσιμο εφόσον παράγεται από πράσινο υδρογόνο και άζωτο που απομονώνεται από την ατμόσφαιρα.

Η λεγόμενη πράσινη αμμωνία μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως καύσιμο, με πρώτη υποψήφια εφαρμογή τη βαριά ναυτιλία, ή να τροφοδοτεί κυψέλες καυσίμου. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για εύκολη και φθηνή αποθήκευση ενέργειας, καθώς η αποθήκευση και μεταφορά του είναι ευκολότερη και φθηνότερη σε σχέση με το υδρογόνο.

Η χρήση της αμμωνίας ως ναυτιλιακού καυσίμου όχι μόνο θα περιόριζε τις εκπομπές άνθρακα αλλά επιπλέον θα μηδένιζε και τις εκπομπές άλλων ρύπων, όπως το διοξείδιο του θείου, το μονοξείδιο του άνθρακα, τα βαρέα μέταλλα και οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες.

Παρόλα αυτά, η χρήση αμμωνίας στη ναυτιλία θα απαιτούσε νέες προδιαγραφές ασφάλειας, καθώς πρόκειται για τοξική ουσία. Ένα άλλο ζήτημα που θα έπρεπε να αντιμετωπιστεί είναι η απελευθέρωση οξειδίων του αζώτου.