Похоже, японские фермеры решили реабилитировать крупных рогатый скот в глазах борцов с глобальным потеплением. Напомним, что в нынешнем столетии коровы вошли в «черный список» ООН как один из источников парниковых выбросов. Речь, в основном, идет о метане – очень сильном парниковом газе. Метан содержится и в коровьей отрыжке, и выделяется из коровьего навоза. Некоторые европейские страны уже пошли по пути сокращения поголовья крупного рогатого скота (о чем мы писали). И такой подход к решению проблемы уже задал определенные ориентиры для западных стран.
На Хоккайдо находится основная часть молочных ферм Японии, дающих стране более половины молока и молочной продукции. Здесь содержится более миллиона голов крупного рогатого скота, который ежегодно оставляет не менее 20 миллионов тонн навоза. При таких скоплениях этот навоз запросто становится источником выбросов метана. Как совместить такое количество опасных отходов с принципами «устойчивого развития», да еще с прицелом на борьбу с глобальным потеплением?
Выход был найден как раз в контексте водородной темы. Водород, как мы знаем, объявлен «топливом будущего», а метан, со своей стороны, может стать сырьем для производства водорода. Известно, что промышленный водород получают, в основном, из природного газа (то есть того же самого метана). Чаще всего это осуществляют путем взаимодействия метана с перегретым водяным паром. То есть технология эта хорошо известна. Но точно так же хорошо известна технология получения метана из органических отходов, включая и навоз. Если совместить одно с другим, получим переход от отходов к модной водородной теме. Так и поступили на одной японской ферме с острова Хоккайдо.
Технологическая цепочка здесь такая. Вначале навоз перерабатывается в анаэробном реакторе, где его расщепляют микроорганизмы без доступа кислорода. В результате распада образуется так называемый биогаз, содержащий большой процент метана. Затем этот метан очищается и далее перерабатывается в водород. Одна такая «водородная» ферма способна за день получить примерно 70 кубометров водорода. Этого количества хватает для заправки 28 автомобилей, использующих водородные топливные элементы. Стоит напомнить, что Япония является лидером по производству автомобилей, использующих топливные элементы на водороде. В разработку таких технологий были вложены значительные средства. Поэтому появление «водородной» фермы и соответствующей заправочной станции выглядит вполне логичным шагом.
Заправочная станция этого маленького предприятия была как раз спроектирована для обслуживания «зеленой» сельхозтехники – тракторов и вилочных погрузчиков, работающих на топливных элементах. Жидкие навозные фракции, остающиеся после извлечения биогаза, используются в качестве удобрения. Муравьиная кислота, также образующаяся в процессе производства, применяется в качестве консерванта кормов.
Важно отметить, что появление «водородной» фермы на Хоккайдо не является спонтанным событием, а стало частью реализации национального проекта, запущенного Министерством окружающей среды Японии еще в 1915 году. Проект как раз направлен на производство водорода из сельскохозяйственных отходов для местного потребления в рамках экономики замкнутого цикла. Пример с переработкой коровьего навоза важен в том смысле, что это не просто научный эксперимент. Он призван наглядно продемонстрировать, каким путем сельских общины могут создать дополнительный продукт, используя отходы. Тем самым сделан очередной шаг к «устойчивому будущему». И надо надеяться на то, что место в нем найдется и коровам.
Что касается производства водорода из органических отходов, то оно началось не сегодня. Та же Япония имеет на этот счет и другие примеры. Так, в городе Фукуока для производства водорода используются сточные воды. По сути, речь идет об отходах человеческой жизнедеятельности. Сточные воды поступают на очистные сооружения, где после очистки воды остается ил, содержащий значительное количество органики. Эта органика перерабатывается по той же схеме, что и коровий навоз в вышеописанном случае. Данная инициатива явилась плодом сотрудничества городской администрации с Университетом Кюсю. Предприятие по переработке сточных вод в водород появилось в 2015 году. Затем к этому делу подключилось несколько крупных компаний, включая компанию Toyota. В 2024 году Toyota помогла городским властям запустить первый в Японии парк служебных транспортных средств, работающих на водородном топливе. Сюда относятся машины скорой помощи, фургончики для доставки и мусоровозы. Очистные сооружения позволяют получать за 12 часов примерно 300 кг водорода. Этого хватает для заправки 30 грузовиков. Причем, такой транспорт работает совершенно бесшумно и без выхлопных газов.
В целом, такие инициативы по переработке отходов настраивают на оптимистический лад. На наш взгляд, любой способ превращения отходов в доходы выглядит вполне здраво. Единственный момент, которые вызывает у нас вопросы: почему необходимо зацикливаться на водороде? Если отходы животноводства достаточно легко превратить в горючий биогаз, насколько оправданно использовать дополнительное технологическое звено, используя при этом не такие уж маленькие энергетические затраты?
Надо сказать, что этот момент прекрасно осознается самими разработчиками и производителями. Водород из навоза – весьма затратное дело как в плане самого производства, так и в плане хранения и транспортировки. К примеру, при хранении в баллонах водород подвержен утечкам из-за его предельно низкой молекулярной массы.
Кроме того, он вызывает коррозию металла, делая его хрупким. Также он подвержен внезапным воспламенениям, что требует дополнительных мер безопасности. Мы знаем, к каким разрушительным последствиям иной раз приводят утечки природного газа. Но с водородом таких ЧП может стать еще больше.
Если сравнивать водород с бензином, то при равной массе он дает в три раза больше энергии. И это хорошо. Но проблема в том, что если перевести это в объем, то для водорода потребуются емкости куда большие, чем для бензина. Так, литр жидкого водорода содержит только четверть энергии от такого же объема бензина. Соответственно, он потребует для хранения куда большие по объему емкости, чем это имеет место в случае с ископаемым топливом.
В силу указанных причин водородная тема вряд ли может рассчитывать на ажиотажный спрос. Да, на уровне пилотных проектов, имеющих дополнительную финансовую поддержку (в том числе и государственную) всё выглядит замечательно. Но возможна ли массовая коммерциализация таких водородных проектов – остается под вопросом.
На наш взгляд, остановка на производстве биогаза стала бы более взвешенным решением. Но, случилось так, что «топливом будущего» был назван именно водород. По этой причине экспериментаторы решили шагнуть до самого предела. Да, результат получен. Но вот сможет ли он и в самом деле предопределить будущее? В этом случае борцам за «зеленый» энергопереход не остается ничего другого, как уповать на появление каких-то принципиально новых чудодейственных технологий.
Константин Шабанов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии