Benzin i dizel iscijeđeni iz plina po staroj njemačkoj tehnologiji

Ograničeni izvori nafte zainteresirali su svjetske naftne kompanije za Fischer-Tropsch metodu, otkrivenu prije 80 godina, po kojoj se plin može pretvoriti u vrlo čista dizelska i benzinska goriva

Govoreći o svjetskim rezervama prirodnog plina, brojke daju potpuno novo značenje riječi velik. Trenutno dokazane rezerve tog energenta procjenjuju se na 156 bilijuna prostornih metara plina diljem planeta. Dodaju li im se i one tek procijenjene, brojka se penje na 372 bilijuna prostornih metara. Pridružimo li im i rezerve iz nekonvencionalnih i visoko specificiranih izvora, poput plinskih hidrata i metana iz ležišta uglja, dolazimo do vrtoglavog iznosa od 20.000 bilijardi prostornih metara.
No čak 80 posto tih nalazišta previše je udaljeno od zainteresiranih tržišta da bi se njihov plin isplativo transportirao plinovodom.
Najbolji primjeri za to ogromna su plinska polja u Kataru, Iranu, Ujedinjenim Arapskim Emiratima, Rusiji, Saudijskoj Arabiji, Kanadi, Aljasci i SAD-u, zbog čega te države čekaju razvoj novih tehnologija transporta koje bi njihove rezerve plina konačno dovele do tržišta.

Posao koji obećava
Do tada, većina se plina iz udaljenih nalazišta plinovodima doprema do terminala za ukapljivanje, gdje se plin hladi na temperaturu od - 150 stupnjeva Celzijevih. Potom se skupim izolacijskim tankerima ohlađeni plin u tekućem stanju transportira do terminala za uplinjavanje, poznatijima kao LNG terminalima, kakav Inin konzorcij ALSCo planira graditi na Krku. Iz tih se terminala plin distribuira za proizvodnju električne energije, te industrijsku i kućnu upotrebu. Ekonomika LNG metode prijevoza ovisi o niskoj cijeni izvornog plina, efektivnoj cijeni instalacije i operacije pretvaranja plina u tekućinu te cijeni kondenzacijskih postrojenja, ali i o postojećoj floti specijaliziranih tankera te kotiranju plina na tržištu kojem se doprema. Drugačiji tip tehnologije pretvaranja ugljikovodikova plina u ugljikovodikovu tekućinu, zvan GTL (Gas to Liquid), nadomak je velike promjene dosad uvriježenog transporta prirodnog plina i njegove današnje upotrebe u svijetu. Mnoge naftne kompanije stoga žurno obrazuju nužnu struku za obećavajući posao, a najveće od njih već posjeduju operativna postrojenja te pokreću prve pilot programe. U pisanju ovoga teksta uvelike nam je pomogao Ivo Peroš, naftni konzultant za domaće prilike vrlo stručan u GTL tehnologiji, koji je još dok je to bila tek europska inicijativa, utjecajne ljude u Hrvatskoj pokušao privoliti da razmisle o proizvodnji alternativnih goriva, biodizela i metanola kao sastavnim dijelovima nacionalne stratgije. No Peroševa inicijativa nije naišla na odjek, a Hrvatska otkriva toplu vodu tek sada kada joj to nalažu regulative Europske unije. Peroš danas razmišlja o novoj mogućoj alternativi energetske revolucije, GTL-u, te nas je oboružao svom potrebnom literaturom koja objašnjava kako je svjetske energetske kompanije koriste, te njenu potencijalnu korist za proizvođače i potrošače. GTL proces - kojim se kemijskom reakcijom prirodni plin pretvara u tekuće ugljikovodične proizvode, nije novi izum. Nakon Prvog svjetskog rata ekonomske sankcije kojima je podvrgnuta Njemačka (uključivale su i zabranu opskrbe te zemlje naftom) natjerale su tamošnje znanstvenike da pronađu način sintetiziranja nafte iz velikih njemačkih rezervi ugljena. Dva su znanstvenika, Franc Fischer i Hans Tropsch, eksperimentirajući u laboratorijima Kaiser -Wilhem Instituta u Mülhelmu, 1923. godine došla do najuspješnije metode, kasnije prozvane Fischer-Tropsch metodom.

Metanski dizel
Kemijskim procesom su iz užarenog ugljena izdvojili metan, te ga dodatnom preradom pretvorili u visoko kvalitetno dizelsko gorivo, uljno mazivo, čak i vosak. Uvidjeli su da takav dizel ima najčistiji oblik izgaranja, proizvodeći neznatnu količinu sumpora i ostalih štetnih sastojaka. Predvidivši budućnost nove tehnologije, njemačka je industrija do 1945. godine sagradila devet Fischer-Tropsch postrojenja za proizvodnju sintetičkog tekućeg goriva. Nakon Drugog svjetskog rata, još je nekoliko zemalja počelo istraživati proizvodnju sintetičkih goriva Fischer-Tropschovom metodom. Njemačka su postrojenja rastavljena i preseljena u Rusiju, koja je oformila bazu za industrijska istraživanja kako bi naučila sve tajne proizvodnje goriva njemačkih istraživača. Slijedom zabrinutosti oko sve manjih svjetskih rezervi nafte, slični su pokušaji započeti u SAD-u i Južnoafričkoj Republici. Uslijedilo je dugotrajno testiranje Fischer-Tropsch metode pod različitim temperaturama i tlakom, kombiniranje s katalizatorima (željezom, kobaltom i niklom), te metodama ubacivanja plina i dobivanja tekućine u novim postrojenjima. Osim južnoafričkih kompanija (vidi okvir), Shell je prva i zasad jedina naftna kompaniaj koja koristi GTL postrojenja za proizvodnju komercijalnog goriva. Nakon gotovo 20 godina istraživanja, Shell je, primjerice, 1993. otvorio GTL postrojenje u malezijskoj pokrajini Bintulu.
Koristeći plin iz udaljenog polja Sarawaka, postrojenje u Bintulu dnevno proizvodi 1990 prostornih metara čistog dizela, kerozina i teških benzina koristeći patentirani SMDS proces (Shell middle distillate synthesis). Shell je počeo testiranje u Bintulu znajući da neće biti ekonomično, ali s namjerom uspostavljanja vodeće uloge u GTL tehnologiji. Benzinske crpke u Bangkoku danas prodaju sintetički dizel upravo iz toga Shellova postrojenja. U ljeto 2003. Volkswagen je u Berlinu započeo petomjesečno testiranje Shellovih GTL goriva. Uslijedili su pokušaji u Kaliforniji, Londonu i Tokiju. Zadovoljan ishodom ranijih ulaganja u Maleziji, Shell nekoliko lokacija - poput Argentine, Australije, Egipta, Indonezije, Irana, Malezije, Katara i Trinidada - razmatra za gradnju prvog velikog lanca GTL postrojenja.

Katar ne oklijeva
Do 2007. godine u Kataru će se dovršiti postrojenje proizvodnih kapaciteta 11.900 kubika tekućih goriva iz 17.200 kubika plina dnevno, a planira sagraditi još četiri postrojenja do 2010. godine. Cijena jednog Shellovog postrojenja iznosi 1,5 milijardi američkih dolara. Druge kompanije su potrošile godine istraživajući GTL tehnologiju i nadaju se svoje prve serije GTL postrojenja dovršiti prije nego Shell završi gradnju svoje druge GTL generacije. ChevronTexaco i SaSol zajedno su sagradili GTL postrojenje u nigerijskom Escavrosu 2005. Proizvodnja mu je procijenjena na 5000 kubika goriva, s mogućnošću širenja kapaciteta na 19.000 kubika goriva dnevno. Kompanije tu ne staju, do 2010. planiraju uložiti još pet milijardi dolara za gradnju još tri postrojenja diljem svijeta. Uspoređujući katalizatorska i reaktorska istraživanja provedena u Conoco Parent Company DuPont, Conoco Phillips napravio je veliki iskorak u GTL tehnologiji. Od 1997. godine je dizajnirao, proizveo i testirao više od 5000 katalizatora za plinsko - sintetičke Fischer-Tropsch procese. Kompanija je 2003. godine sagradila testno postrojenje u Oklahomi, dizajnirano da dnevno 14.600 kubika plina preradi u 64 kubika tekućih goriva bez sumpora. BP, nekadašnji British Petroleum koji je u skladu sa sve jačim trendovima alternativnih goriva mudro promijenio brend u Beyond Petroleum, svoje prvo sintetičko ulje proizveo je iz 86 milijuna dolara vrijednog postrojenja na Aljasci.

To postrojenje, dizajnirano za proizvodnju 40 kubika goriva dnevno, testira reformere - srca svakog GTL postrojenja - različitih veličina i dizajna od onih koje SaSol i Shell upotrebljavaju na svojim postrojenjima u Južnoafričkoj Republici i Maleziji. BP-ovi reformeri zauzimaju četrdesetinu prostora od reformera u postrojenjima konkurentskih kompanija. Ako se BP-ova kompaktna tehnologija pokaže uspješnom, ta će tvrtka razmotriti njenu upotrebu u crpljenju netaknutih plinskih rezervi širom svijeta. Korporacija ExxonMobil u posljednjih je 25 godina investirala 400 milijuna dolara u istraživanje GTL tehnologije i danas ima testno postrojenje u sklopu vlastite rafinerije u Lousianni, te u Kataru. Upravo je Sjeverno polje najveće polje plina na svijetu, a ExxonMobile jedan od svjetskih giganta zainteresiranih za razvoj GTL postrojenja kako bi ga konačno počeo crpiti. Kako stvari stoje danas, Katar će postati domom nekoliko takvih postrojenja proizvodnih kapaciteta više od 31.800 kubika sintetičkih goriva dnevno. Japanska istraživanja na sintetičkim gorivima datiraju još iz 1920-ih, samo par godina nakon što su Fischer i Tropsch patentirali uspješnu tehniku. Japanci su izvodili laboratorijska istraživanja na Fischer-Tropschovim konverzijskim procesima, ali u njihovoj žurbi za konstrukcijom velikih postrojenjima zaobišli su pilot istraživanja, pa su se postrojenja pokazala nesposobnim za masovnu proizvodnju u ranijim godinama. No uporni Japanci, neuspjeh su pretvorili u uspjeh. Japan National Oil Corporation (JONC) objavio je krajem 2002. da s još pet privatnih japanskih kompanija uspješno proizvodi prve GTL proizvode na postrojenju na Hokaidu.

Pridružuju se i Rusi
Ruska federacija pronašla je rezerve prirodnog plina kapaciteta 48,5 bilijuna prostornih metara. Međutim, proizvodnja njihovih glavnih plinskih polja je u padu i preostalih 90 posto ruskih rezervi leži u istočnom i zapadnom Sibiru, na arktičkom obodu i ruskom dalekom istoku. Te su regije predaleke postojećoj ruskoj magistralnoj plinskoj mreži. Nakon istraživanja tijekom cijelog prošlog desetljeća u pronalasku alternativa za transport plina prema postojećim plinovodima, ruski Gazprom, najveća svjetska plinska kompanija, objavio je u ožujku 2003. da počinje s preliminarnim analizama izgradnje GTL industrije u Rusiji. Njegove istraživačke i razvojne podružnice Vniigaz i Insytroleum Corp. izradile su studiju s 12 lokacija diljem Ruske federacije kao potencijalnim sjedištima GTL postrojenja. Ta bi postrojenja trebala koristiti Sintroleum tehnologiju za proizvodnju niskoviskoznog dizela, petrokemijskih proizvoda i specijalnih maziva. Naime, Sintroleumovo je postrojenje dizajnirano da podnosi ulazne preradne kapacitete od jedne do 10 milijardi kubnih metara plina godišnje. Drugi projekt sa Sintroleumovom tehnologijom objavio je američki Department of Energy, s fokusom na plinske rezerve u sjevernoj Aljasci. Fokus američkog Ministarstva energetike je demonstracija mogućnosti korištenja kompaktnih GTL postrojenja za pretvaranje prirodnog plina u ultra čisto dizel gorivo za automobile. Projektni tim će uključiti stručnjake ponajboljih američkih naftnih tvrtki i sveučilišta. Spominju se Syntroleum Corporation, Marathon, The University of Alaska, Daimler - Chrysler Corporation, West Virginia University, Massachusstets Institute of Technology, Sloan Automotive Labaratory i A. D. Little, što dovoljno govori o ozbiljnosti američkih najava. Nakon otvaranja postrojenja dovoljne količine preradivosti s ekonomski isplativom tehnologijom, tim će proizvedeno gorivo evaluirati na postojećim i budućim generacijama dizel motora.

Gašenje baklji
Zabrinutost zbog zaštite okoliša radi izgaranja fosilnih goriva usmjerava globalnu organizaciju na reduciranje industrije i emisija povezanih s transportom. Nekoliko zemalja stoga je donijelo rigorozne zakonske regulative za poboljšanje kvalitete goriva. Visoka čistoća i mali udio sumpora u GTL sintetičkim gorivima nadmašuju sve takve zahtjeve. Proizvodi nastali GTL preradom mogu se miješati sa sirovim destilatima visokog sadržaja sumpora u gorivo koje zadovoljava današnje, pa i buduće zahtjeve zaštite okoliša. Daljnja poboljšanja zaštite okoliša u korištenju GTL proizvoda dovela su i do mogućnosti proizvodnje i transporta kaptažnih plinova koji se inače spaljuju na bakljama. Naime, postojeća svjetska industrija proizvodnjom sirove nafte godišnje spaljuje na bakljama ili ispušta u atmosferu 57 milijardi prostornih metara plina. “Tamo gdje je dozvoljeno, proizvedeni se plin spaljuje na bakljama ako su postrojenja izgrađena za proizvodnju sirove nafte ili ako se plin ne može reinjektirati u bušotine. No, izgaranjem na bakljama svakako se rasipa posljednje fosilno energetsko bogatstvo, koje osim toga doprinosi i zagađenju okoliša”, objašnjava Peroš. Reduciranje količine plina koji se spaljuje na bakljama zahtijeva ograničavanje njegove proizvodnje povezane s proizvodnjom sirove nafte. Za mnoga polja s kaptažnim plinom, strogi načini proizvodnje uspostavljaju ograničenja na proizvodnju nafte, s krajnjim rezultatom njene ekonomične cijene. Svjetska banka oformila je GGFRP (Global Gas Flaring Reduction Partnership) kako bi pronašla način reduciranja spaljivanja plinova.

Kompaktna postrojenja
Osim Svjetske banke, GGFRP čine mnoge naftne kompanije i državne vlade: Shell, BP, ChevrolTexaco, Sontrac of Algeria, vlade Angloe, Kameruna, Ekvadora, Nigerije, Norveške i SAD-a, a razmatra se i primanje novih članica. Zbog svega toga GTL konverzija obećava napraviti veliku razliku tek onoga trenutka kada će industrija uistinu biti sposobna graditi GTL postrojenja dovoljno mala da bi se instalirala na platformama ili plovilima. Ipak, prije no što GTL prerada postane široko primjenjiva, moraju se prevladati određeni tehnološki izazovi: veličina, cijena i efikasnost takvih postrojenja. Jer, trenutno operativna postrojenja ogromnih su dimenzija koja zauzimaju prevelike površine, te za rad zahtijevaju rezerve plina od oko 37,2 milijarde prostornih metara, pa i nisku cijenu goriva prvih 20 godina kako bi poslovala ekomonično. Reformeri - baza GTL postrojenja, također su prevelikih dimenzija i zato ih se mora konstruirati na samom gradilištu. Kompanije testiraju koncepte malih reformera u nadi da će razviti kompaktne jedinice koje bi instalirale na udaljenim lokacijama ili na off shore platformama za eksploataciju plinskih rezervi. Tvrtka Renetech pokušava razviti tehnologiju baziranu na malim agregatima ulaznog kapaciteta 802.000 kubika preradivog plina dnevno. Kompanija je dovršila studije na dva projekta, postrojenju u Boliviji ulaznog kapaciteta 1580 kubika plina dnevno, te postrojenju u Indoneziji proizvodnog kapaciteta 16 barela dizela dnevno. Rentech je iskazao interes i za uporabu GTL tehnologije na platformama, no još ih nije izgradio. Druge kompanije istražuju i manje jedinice, koje proizvode tek četiri kubika tekućih goriva dnevno. No, veličina nije jedini limitirajući faktor za izgradnju GTL postrojenja. Kapitalne investicije za izgradnju novih postrojenja veličine onih u Južnoj Africi bezobrazno su visoke te variraju od 27.000 do 50.000 dolara po barelu proizvedenog goriva.

Manja postrojenja nešto su jeftinija, pa postrojenje kapaciteta 34.000 barela dnevno koje planira graditi SaSol u prosjeku će stajati od 20 do 25.000 dolara po proizvedenom barelu. BP se nada da će mu novoformirana kompaktna postrojenja na Aljasci reducirati proizvodnu cijenu na oko 20.000 dolara po barelu, s tendencijom poboljšanja na 17.000 dolara po barelu. To bi, procjenjuju, bilo sasvim dovoljno za početak tržišne utakmice s LNG tehnologijom. Osim toga, sa 11.000 dolara po barelu GTL projekti bi se cijenom mogli mjeriti i s modernim rafinerijama za preradu nafte. Manje bi jedinice mogle pomoći i snižavanju cijena postrojenja, ali u tom se slučaju moraju uložiti veliki napori i u povećanje proizvodne efikasnosti. Prvi korak u današnjim procesima zahtjeva miješanje kisika s prirodnim plinom. Separacija kisika iz zraka jedan je od najskupljih koraka u GTL proizvodnji. Znanstvenici ispituju nove načine separacije upotrebom takozvanih keramičkih membrana. Preliminarna su istraživanja dokazala da neke keramičke membrane propuštaju ione kisika zadržavajući sve ostale komponente zraka. A s takvom tehnologiom cijena GTL konverzije mogla bi se reducirati i do 25 posto s tehnologijom, ovisno o njihovoj konstrukciji. Poboljšanje Fischer-Tropsch procesa u središtu je današnjih GTL istraživanja. Više etapni proces prvo metan pretvara u sintetički plin, potom sintetički plin pretvara u tekuće ugljikovodike. Znanstvenici Petroleum Energy and Environmental Research-a (PEER) i Molecular Process and Simulation Center-a (MSC), s kalifornijskog Institute of Tehnology, pokušavaju naći jednstupanjski proces koji će prirodni plin pretvoriti u tekuće ugljikovodike. Predlažu kombiniranje teorije, te modeliranje i eksperimentiranje direktno u procesu prerade. Upravo bi taj jednoestupanjski proces mogao riješiti mnoge probleme zbog kojih je današnji GTL definitivno ekonomski neisplativ. Kako bilo, vidljivo je da su svjetske kompanije i vlade sve svjesnije neizvjesnosti nafte, i da su po tom pitanju konačno nešto odlučili i učiniti. A gdje smo tu mi? Zasad još nigdje. Ina je u drugoj fazi privatizacije, a vrh kompanije je kao strateški cilj najavio - obnovu sisačke i riječke rafinerije.

U GTL-u dominira dizel

GTL postrojenje sposobno je proizvesti benzin, dizel, maziva ulja i vosak, objašnjava naftni konzultant Ivo Peroš. “Postoci pojedinih proizvoda ovisit će o izboru tehnologije, odnosno potrebama investitora. Naravno, dizel će uvijek dominirati, zbog svoje vrijednosti i potražnje.” “Dobiveni se benzini klasificiraju kao ravnolančani ili parafinski, što podrazumijeva da se kao komponenta za namiješavanje benzinskih motora valoriziraju kao niskovrijedni, ali kao sirovina za petrokemiju, odnosno proizodnju etilena su izuzetno atraktivni”, zaključuje Peroš.

JAR trećinu goriva dobiva iz GTL-a

Nakon uspješnih testiranja 1953. godine Južnoafrička Republika sagradila je prvo komercijalno postrojenje i od tada, uz pomoć sustavnog smanjivanja uvoza naftnih derivata, Fischer-Tropsch gorivima osigurava 36 posto vlastitih potreba za gorivom.
Ta je država zato i danas vodeći svjetski proizvođač goriva, točnije dizela, iz prirodnog plina. Južnoafrička kompanija SaSol u dvjema tvornicama blizu Johannesburga dnevno proizvede 25.400 prostornih metara dizela pomoću plina dobivenog zagrijavanjem ugljena. Koristeći prirodni plin, tvrtka PetroSa iz Mozambika u trećem postrojenju proizvodi pak, 4800 prostornih metara dizela dnevno. “Upravo taj aspekt GTL tehnologije, proizvodnja lako transportnih tekućih goriva iz konvencionalnog prirodnog plina, predstavlja veliki izazov svjetskim naftnim i plinskim gigantima”, objašnjava Ivo Peroš.

Gorivo bez mirisa i male toksičnosti

Konverzija prirodnog plina u tekuće gorivo pomaže okolišu na dva načina:
Prvo, proizvedeni su tekući ugljikovodici čisti i zato čisto izgaraju. Bezbojni su, bez mirisa i male su toksičnosti. Drugo, pretvaranje plina u tekućinu dozvoljava proizvođačima transport i stavljanje na tržište sekundarnog plina koji bi inače izgorio u atmosferi. Čisti izgarajući sastojci dizela dobivenog pretvorbom pirodnog plina prepoznali su još Fischer i Tropsch. Štetni sastojci njihova goriva izgarali su u neznatnim emisijama pa se krajnji proizvod pokazao kvalitetnijim od klasičnog dizela. Naime, tekuća goriva destilirana iz sirove nafte sadrže sumpor, dušik, aromatične sastojke i druge nečistoće pa se izgaranjem goriva na bazi sirove nafte emitiraju ugljični monoksid, sumporni i dušični oksidi te drugi sastojci, redom veliki zagađivači zraka i tvoritelji efekta plastenika.

Samo registrirani korisnici mogu komentirati
Nemaš korisnički račun? Registriraj se ovdje! Prijavi se ovdje!