Роля чыстай каменнавугальнай смалы ў зялёных тэхналогіях? 

Калі вы чуеце каменнавугальны дзёгаць і зялёную тэхналогію ў адным сказе, большасць людзей у гэтай галіне альбо насміхаюцца, альбо выглядаюць зусім разгубленымі. Я разумею. На працягу дзесяцігоддзяў каменнавугальны пек, злучнае рэчыва, аснова традыцыйнай вытворчасці вугляроду, быў брудным сакрэтам - неабходным злом для анодаў і электродаў. Апавяданне было цалкам аб адыходзе ад папярэднікаў на аснове выкапняў. Але вось тое, што мы часта прапускаем у гэтым спрошчаным поглядзе: ролю чысты вугальны дзёгце гэта не тое, што сама сыравіна з'яўляецца зялёнай; гаворка ідзе пра эфектыўнасць, скарачэнне адходаў і прадукцыйнасць, якія яна забяспечвае ў тэхналогіях, якія адназначна з'яўляюцца часткай зялёнага пераходу. Гэта нюанс, які губляецца ў піяр-мове.

Незразуметы папярэднік

Давайце растлумачым. Мы не гаворым пра сырой, шматкампанентны дзёгаць. Ключавое слова чысты вугальны дзёгце, спецыяльна рафінаваны каменнавугальны пек (CTP) з кантраляваным складам. Распаўсюджаная памылка - аб'ядноўваць усе папярэднікі вугляроду разам. Бія-смалы перспектыўныя, але іх кансістэнцыя і коксовая каштоўнасць? Усё яшчэ азартная гульня ў прамысловых маштабах. Нафтавы пек мае ўласную валацільнасць і праблемы з пастаўкамі. CTP высокай чысціні прапануе вядомую, надзейную адпраўную кропку. Яго малекулярная структура, гэтая араматычнасць, на самай справе з'яўляецца перавагай для стварэння ўпарадкаваных вугляродных рашотак, неабходных, скажам, у графітавых анодах для акумулятараў электрамабіляў. Зялёная частка пачынаецца, калі вы разглядаеце альтэрнатыву: менш эфектыўны працэс, які патрабуе больш энергіі, больш адкідаў і, у канчатковым рахунку, большы вугляродны след на адзінку прадукцыйнасці.

Я памятаю праект каля пяці гадоў таму, спрабуючы замяніць частку CTP новым біялагічным злучным для графітавых электродаў. Вынікі лабараторыі былі цудоўныя. Пераход да пробнага запуску ў партнёрскай установе быў катастрофай. Цыкл выпякання стаў непрадказальным, шчыльнасць канчатковага прадукту была паўсюль, і ў выніку мы атрымалі 40% лому. Энергія, затрачаная на выпяканне гэтых дэфектных нарыхтовак, верагодна, гадамі звяла на нішто любыя экалагічныя выгады ад біяматэрыялу. Гэта быў цяжкі ўрок агульнасістэмнай эфектыўнасці. Часам больш экалагічна чыстая сыравіна прыводзіць да больш бруднага працэсу ў цэлым.

Вось тут і ўступаюць кампаніі з глыбокім матэрыялазнаўчым вопытам. Я прагледзеў спецыфікацыі даўніх вытворцаў, такіх як Кампанія Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd. (вы можаце знайсці іх падрабязную інфармацыю на https://www.yaofatansu.com). Іх увага на вугляродныя дабаўкі і графітавых электродаў залежыць ад кансістэнцыі папярэдніка. Кампанія Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., як буйны вытворца вугляроду з больш чым 20-гадовым стажам, разумее, што чысціня і стабільнасць сыравіны для каменнавугальнага пеку наўпрост залежыць ад прадукцыйнасці канчатковага прадукту — меншае надзіманне падчас графітызацыі, лепшая праводнасць, большы тэрмін службы. Такая даўгавечнасць сталёвага EAF або літый-іённага акумулятара з'яўляецца прамым выйгрышам для ўстойлівага развіцця.

Схаваная залежнасць Green Tech

Паглядзіце на два найбуйнейшыя рухавікі зялёных тэхналогій: электрыфікацыя транспарту і захоўванне аднаўляльнай энергіі. Абодва ў значнай ступені абапіраюцца на сучасныя вугляродныя матэрыялы. Рынак графітавых анодаў выбухае. Але адкуль гэты сінтэтычны графіт? Асноўны шлях праходзіць праз графітызацыі ігольчастага коксу, які сам па сабе вырабляецца з... як вы ўжо здагадаліся, рафінаванага Тар дзёгар або патокі нафты. Імкненне да большай ёмістасці, больш хуткай зарадкі - гэта аказвае велізарны ціск на мікраструктуру анода. Больш чысты і стабільны кокс, атрыманы з пеку, можа мець менш дэфектаў і лепшую кінэтыку інтэркаляцыі літый-іёнаў. Гэта спрыяльны матэрыял, а не загаловак.

Потым ёсць менш гламурны бок: кандуктыўны вугляродныя дабаўкі. Такія рэчы, як сажа для літый-іённых катодаў або токаправодныя рэчывы для суперкандэнсатараў. Некаторыя з найбольш эфектыўных з іх атрыманы ў выніку спецыялізаванай апрацоўкі дзёгцю. Яны паляпшаюць праводнасць пры мінімальных нагрузках, а значыць, вы выкарыстоўваеце менш актыўны матэрыял, павялічваеце шчыльнасць энергіі. Зноў жа, гэта памнажальнік сілы для эфектыўнасці зялёнага прылады. Я бачыў, як вытворцы акумулятарных элементаў захапляюцца крыніцай літыя, але ставяцца да вугляроднай дабаўкі як да тавару. Вялікая памылка. Змена структуры дабаўкі на 2% можа скараціць тэрмін службы.

Мы таксама эксперыментавалі з выкарыстаннем перапрацаваных патокаў дзёгцю з іншых галін прамысловасці. Ідэя заключалася ў цыркулярнай эканоміцы золата. Рэальнасць была кашмарам фільтрацыі і ачысткі для выдалення металічных забруджванняў, якія маглі б атруціць элемент батарэі. Кошт атрымання чыстай спецыфікацыі быў вышэйшы, чым пачатак выкарыстання чыстага кантраляванага сыравіны. Гэта цяжка праглынуць пілюлю, але не кожны шлях перапрацоўкі адразу тэхнічна або эканамічна жыццяздольны. Прыярытэтам павінна быць прадукцыйнасць і надзейнасць канчатковай экалагічна чыстай тэхналогіі.

Практычныя перашкоды ў ланцугу паставак

Кажучы пра чысты вугальны дзёгце гэта не проста хімічная праблема; гэта галаваломка лагістыкі і пошуку. Пастаўка падцягваецца. Ва ўмовах заняпаду традыцыйных коксавых аперацый у некаторых рэгіёнах забеспячэнне стабільнага патоку высакаякаснай смалы з'яўляецца сапраўднай праблемай. Вядома, гэтая валацільнасць падштурхоўвае інавацыі, але яна таксама пагражае пагаршэннем якасці. У мяне былі пастаўкі, у якіх утрыманне нерастваральных у хіналіне (QI) адпавядала спецыфікацыям, і гэта зрывала ўвесь працэс насычэння партыі электродаў UHP. Страчаны дні вытворчасці.

Вось чаму вертыкальная інтэграцыя або вельмі цесныя адносіны з пастаўшчыкамі маюць значэнне. Вытворца, які кантралюе або глыбока разумее сваю сыравіну са стадыі коксавай печы, мае вялікую перавагу. Яны могуць укараніць праверку якасці раней, наладзіць параметры перапрацоўкі і забяспечыць гэта чысты вугальны дзёгце вынік сапраўды адпавядае прызначэнню. Гэта не тое, што вы можаце проста купіць на спотавым рынку, калі вы імкнецеся да высокага класа графітныя электроды або прэміум вугляродныя дабаўкі рынак. На сайце Hebei Yaofa Carbon згадваецца больш чым 20-гадовы вопыт вытворчасці. У гэтым кантэксце гэты вопыт, хутчэй за ўсё, азначае, што яны пераадолелі шматразовыя недахопы паставак і стабілізавалі свае канвееры папярэднікаў, што не падлягае абмеркаванню для надзейных паставак экатэхналагічных матэрыялаў.

Яшчэ адзін галаўны боль - выкіды пры выпечцы. ЛОС ад смалы падчас карбанізацыі з'яўляюцца законнай праблемай для навакольнага асяроддзя. Зялёная роля тут пераходзіць ад самой смалы да тэхналогіі, якая змяшчае і ачышчае гэтыя выкіды. Удасканаленыя сістэмы ўлоўлівання дыму і спальвання, якія ператвараюць адпрацаванае цяпло назад у тэхналагічную энергію - гэта тое, дзе цяперашні экалагічны акцэнт для працэсаў на аснове дзёгцю справядліва. Гэта інтэнсіўная, але важная эвалюцыя.

Будучыня: мост, а не пункт прызначэння

Такім чынам, ёсць чысты вугальны дзёгце будучыня зялёных тэхналагічных матэрыялаў? Не, і я не ведаю нікога ў R&D, хто думае, што гэта так. Гэта важны мост. Яго роля заключаецца ў прадастаўленні надзейных, высокаэфектыўных вугляродных матэрыялаў, неабходных для пашырэння сучасных тэхналогій, такіх як электрамабілі і сеткавае сховішча, у той час як наступнае пакаленне цалкам устойлівых папярэднікаў (на біялагічнай аснове, перапрацаванага вугляроду і г.д.) распрацоўваецца і, што вельмі важна, даказана ў маштабе мільёнаў тон.

Даследаванне інтэнсіўнае. Смала, атрыманая з лігніну, з пластмасавых адходаў шляхам піролізу. Але кожны раз, калі я гляджу на тэхнічныя лісты, пытанні аднолькавыя: ці можаце вы вырабляць 10 000 тон гэтага з аднолькавымі характарыстыкамі кожны месяц? Які кошт за тону ў параўнанні з павышэннем прадукцыйнасці? Ці ўводзіць гэта новыя прымешкі? Мы яшчэ не там. Адмова ад цяперашняй сістэмы да таго, як новая будзе гатовая, спыніла б сам пераход да зялёнай сістэмы.

Такім чынам, найбольш прагматычная зялёная стратэгія на дадзены момант - гэта максімальная эфектыўнасць на кожным кроку існуючага Тар дзёгар-да вугляроднага прадукту. Гэта азначае інвестыцыі ў перапрацоўку, каб атрымаць найчыстую зыходную сыравіну, аптымізаваць печы для выпякання і графітызацыі для павышэння энергаэфектыўнасці і павялічыць працягласць жыцця прадуктаў да мяжы. Электрод UHP, які служыць на 20% даўжэй у дугавой печы, эканоміць велізарную колькасць энергіі і сыравіны на тону вырабленай сталі. Гэта адчувальнае экалагічнае ўздзеянне, дзякуючы матэрыялу, які мы часта занадта хутка робім нягоднікамі.

Заключэнне без лука

Тут няма дакладнай высновы. Гэта брудна. Роля супярэчлівая на паверхні, але лагічная ў траншэях. Чысты вугальны дзёгце, гэты састарэлы прамысловы матэрыял, у цяперашні час з'яўляецца незаменным фактарам для тых самых тэхналогій, накіраваных на выцясненне састарэлых прамысловых сістэм. Яго экалагічнае значэнне з'яўляецца ўскосным і сістэмным - выяўляецца ў эфектыўнасці і прадукцыйнасці, якія ён надае канчатковаму прымяненню. Ігнараванне гэтага нюансу, падштурхоўванне да яго заўчаснай замены, заснаванай толькі на оптыцы, можа прынесці больш шкоды, чым карысці, тэмпам інавацый. У цэнтры ўвагі павінны быць адказныя крыніцы, нястомная аптымізацыя працэсаў і стаўленне да гэтых вугляродных матэрыялаў не як да тавараў, а як да дакладна распрацаваных кампанентаў нашай будучыні зялёных тэхналогій. Праца, як заўсёды, у дробязях.