Внедрение «CO2-to-methanol» установок на газохимических и металлургических предприятиях улучшает «зелёное» позиционирование компаний, при этом отнюдь не всегда обязательно использование ВИЭ

Вопрос утилизации углекислого газа остается открытым в контексте декарбонизации мировой индустрии. Метанол – один из основных продуктов, в который можно конвертировать улавливаемый CO2. При этом метанол имеет большее число направлений дальнейшего использования, чем, к примеру, аммиак.

Существуют несколько основных способов конверсии CO2 в метанол.
В первую очередь, это процессы каталитического гидрирования диоксида углерода,
CO2+3H2 ↔ CH3OH+H2O

Эти процессы известны уже около 100 лет. Известны как процессы гетерогенного катализа для получения метанола из углекислого газа (на твёрдом катализаторе), так и процессы гомогенного катализа (катализатор в одной фазе с реагентами). Первый процесс традиционно считается более предпочтительным, т.к. подразумевает более легкое отделение продуктов реакции от катализатора, более легкие процессы регенерации катализатора, использование различных типов реакторов. В ходе процессов гидрирования диоксида углерода на твердом катализаторе в качестве катализатора могут выступать медь-, цинк-, цирконийсодержащие оксиды, модифицированные добавками (хром, галлий и т.д). Коммерческие вариации катализаторов имеются в корзине многих компаний (Mitsubishi Gas Chemical, Sinetix, and Haldor Topsоe. Arena и т.д.).

В любом случае процесс каталитического гидрирования требует высоких температур и давлений, что существенно удорожает и усложняет его. Поэтому многие исследования направлены на достижение более мягких показателей процесса, а также на достижение более высокой селективности процесса (т.е. более высокого отношения массы целевого продукта к общей массе продуктов реакции).

Важно отметить, что основной распространенный в мире промышленный процесс получения метанола из метана тоже включает в себя стадию каталического гидрирования: только не диоксида углерода, а монооксида углерода (всем известный полупродукт синтез-газ – смесь водорода и монооксида углерода). Процесс также протекает на медь-, цинксодержащих катализаторах с добавлением соединений других металлов при высоких давлении и температуре.

Гомогенные каталитические процессы менее известны и исследованы в силу своей большей технологической сложности, тем не менее известны способы с использованием соединений рутения в качестве катализатора.

Помимо того, метанол из углекислого газа можно получать электрохимическим методом. В качестве электродов могут использоваться полупроводники (n-GaAs, p-InP, and p-GaAs) или оксиды металлов (CuO, RuO2/TiO2). Этот способ, однако, пока не получал широкого распространения за рамками лабораторных исследований, также, как и фотохимические и фотоэлектрохимические методы. В отличие от методов каталитического гидрирования.

Несмотря на то, что процессы каталитического гидрирования диоксида углерода давно известны, внедрение таких установок на газохимических и металлургических предприятиях (с использованием отходящих газов или, например, газа коксования) помогает снизить объём выбросов парниковых газов, что способствует лучшему позиционированию в контексте современной «зелёной повестки». Яркий тому пример – событие конца прошлого года, когда в Китае на металлургическом предприятии (г. Анян, провинция Хенань) была запущена установка производства «low-carbon» метанола мощностью 110 тыс.т/год. Инвестиции в проект составили 90 млн долл., в качестве сырья использовался газ коксования, при этом запуск установки позиционировался как первый в мире пример крупнотоннажного CO2-to-methanol процесса.

В то же время, безусловно, понятия «зелёный метанол», «зелёный аммиак» и т.п. подразумевают, главным образом, что водород, используемый для получения такого продукта, должен быть получен обязательно посредством ВИЭ. Таким образом, чтобы продукт в полной мере мог называться «зелёным» или «безуглеродным», использование ВИЭ всё же необходимо.