Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На основании ранее проведенных лабораторных исследований геохимических процессов был проведён обобщающий анализ результатов экспериментов с обоснованием конкретных рекомендаций и методологических решений для оптимальных и эффективных параметров технологического процесса утилизации углекислого газа и генерации водорода с углеводородами. Анализ результатов экспериментальных исследований процесса утилизации углекислого газа на металлосодержащих наполнителях с получением экологически чистых энергоносителей является основой для рассматриваемой в Проекте технико-экономической оценке технологии. Были изучены факторы влияния размера реакционной системы, вида и состава наполнителя, длительности реакции, давления насыщения и температуры процесса на эффективность выхода продуктов реакции и степень утилизации углекислого газа. Были получены технологические параметры процесса, влияющие на увеличение степени утилизации растворенного в воде СО2, а также интенсификацию генерации конечной газовой фазы с высоким содержанием водорода и наличием углеводородов метанового ряда. Определены условия, влияющие на абсолютный выход водорода и объем утилизации углекислого газа, а также наибольший выход водорода и углеводородов в зависимости от состава наполнителя реакторной установки. Был оценён такой параметр процесса как давление насыщения воды СО2, повышающий при определенных условиях степень утилизации углекислого газа и концентрацию водорода в получаемой газовой смеси. Бала получена зависимость роста давления в реакторе от растворимости газов и степени утилизации СО2 в зависимости от фактор колебания температуры. Проведена оценка предполагаемого набора и интенсивности окислительно-восстановительных, поликонденсационных и механохимических реакций, описывающих протекание наблюдаемых процессов. Выполнен анализ количественных параметров расхода каталитически активного металлосодержащего наполнителя, его степени активности и срока службы, что позволяет сделать прогноз его объемов потребления в качестве одного из основных компонентов технологии при дальнейшей технико-экономической оценке. Был сделан анализ стоимости различных этапов и технологических процессов реализации действующих и пилотных (с высоким потенциалом к реализации) технологий утилизации углекислого газа путём его улавливания на источниках выбросов, аккумуляции, очистки, сжатия, транспортировки и закачки в геологические формации для подземного хранения или повышения нефтеотдачи пластов. Были проанализированы составляющие технологических процессов международных проектов подземного хранения углекислого газа (CCS). Отдельно рассмотрены проектные мощности установок по улавливанию СО2 при применении технологических схем улавливания после сжигания, улавливания до сжигания и систем улавливания углекислого газа при сжигании в кислороде. Рассмотрены возможности сокращения затрат в ходе реализации проектов подземной закачки углекислого газа путём учёта прибыли за счёт продажи дополнительно добытой нефти после операций закачки СО2 в пласт при реализации МУН, модернизации технологических процессов на этапе улавливания, очистки и сжижения газовых потоков. Собраны рекомендации аналитических обзоров по экономической эффективности проектов закачки техногенного СО2 в нефтегазовые резервуары, а также регионы и объекты промышленной инфраструктуры, обладающие наибольшим потенциалом и перспективами для реализации проектов улавливания и подземной секвестрации углекислого газа в России. На данном этапе реализации плана Проекта сделана экономическая оценка, согласно литературным и информационно-аналитическим источникам, стоимости углекислого газа, полученного из различных производственных выбросов и от разных типов промышленных объектов, как потенциального источника сырья для рассматриваемой в Проекте технологии. При этом анализировались расчётная стоимость получения СО2 из различных источников с и без учета затрат на транспортировку. Технологии улавливания CO2 сравнивались с точки зрения их технико-экономических показателей по анализу их термодинамических характеристик с использованием эквивалентного энергопотребления, стоимости предотвращенного выброса СО2 и др. параметрам. В ходе реализации Проекта был получен сравнительный анализ стоимости и производственных затрат на перспективные физико-химические процессы утилизации углекислого газа и их потенциал сокращения антропогенной нагрузки на окружающую среду. Такое полезное использование улавливаемого углекислого газа для получения ценных продуктов и полезных промышленных химических веществ может снизить затраты на технологии, направленные на снижение выбросов и утилизации СО2, а также и на саму стоимость процессов улавливания от источников за счёт получения дополнительной прибыли от конечной продукции. Рассмотрены порядка десяти вариантов технологий и способов утилизации углекислого газа путём получения из него полезной продукции. Аналитические материалы дают представление затратах на производство полезной продукции из углеводородного сырья в сравнении с затратами на производство продукта из СО2 для различных вариантов технологий. Исследования Проекта была также посвящены сравнительному анализу стоимости и производственных затрат в действующих промышленных и перспективных технологиях и методах получения водорода и углеводородов. В качестве основных методов получения водорода в промышленных масштабах были рассмотрены: переработка природных топлив (конверсия природного газа), электролиз и термическое разложение воды, технологии атомно-водородной энергетики, биотехнологические методы и альтернативные источники энергии. Были освещены современные биотехнологические и альтернативные источники получения «зеленого топлива»: технологии получения водорода из биомассы, биохимические процессы выработки водорода различными бактериями и зелёными водорослями и т.д. При рассмотрении водородных технологий уделяется внимание альтернативным и принципиально новым способам получения водорода (плазменный риформинг, фотокатализ, фотолиз, искусственный фотосинтез, термохимическое расщепление воды солнечной энергией и прочее) и их потенциалу промышленной реализации. Отдельно приводится оценка нормативно-правовой базы, регулирующей объемы выбросов парниковых газов в России и мире в связи с проблемой изменения климата. Дается анализ нормативно-правовой базы и системы законодательства в области окружающей среды и природоохранной деятельности зарубежных стран применительно к технологиям улавливания, секвестрации, подземного хранения углекислого газа и сокращения выбросов парниковых газов. Рассматриваются такие административные и организационные инструменты и механизмы контроля и регулирования выбросов парниковых газов, как законодательные акты, разрешения и лицензии, стандарты, субсидии, налоги и платежи, механизмы торговли квотами на выбросы. Также сделан полноценный анализ актуального состояния нормативно-правовой базы в России по обсуждаемым вопросам изменениям климата и обеспечению устойчивого развития. Приводится актуальный состав действующих Федеральных законов, подзаконных актов, указов Президента, распоряжений и постановлений Правительства в отношении сокращения выбросов парниковых газов в РФ. На основе сравнительного исследования мирового опыта методологии финансово-экономического анализа и оценки схожих инвестиционных проектов была проведёна предварительная стоимость основных этапов технологического процесса разрабатываемого метода утилизации CO2 с попутной генерацией экологически чистых энергоносителей. Представлены результаты предварительной оценки преимуществ и недостатков разрабатываемого в Проекте метода, рассмотрены способы повышения эффективности степени утилизации углекислого газа разрабатываемой технологии. Сделана предварительная оценка потенциальной технологии на изменение выбросов, согласно анализу трёх сфер охвата Scope.