På Minnesotas jernserie udforsker producenterne brintbrændstof for at reducere emissioner

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Følgende historie blev produceret af Energy News Network i samarbejde med KAXE/KBXE, en uafhængig, nonprofit samfundsradiostation i det nordlige Minnesota.

Lederen af et regionalt brintpartnerskab udforsker at bruge den nye brændstofkilde til at hjælpe med at gøre Minnesotas Iron Range til førende inden for produktion af grønt stål.

"Ja, det har bestemt et stort potentiale," sagde Tom Erickson, præsident og administrerende direktør for Heartland Hydrogen Hub, et af syv regionale projekter for nylig finansieret af det amerikanske energiministerium for at kickstarte produktionen af brintbrændstof. "Den første åbenlyse brug af brint inden for taconit (mineindustrien) er blot at producere elektricitet."

Den amerikanske regering investerer milliarder i at udvikle regionale brintproduktionshubs, der har til formål at anspore den nødvendige infrastruktur til at øge udbuddet og sænke omkostningerne nok til at gøre det kommercielt levedygtigt.

Brint udsender kun vanddamp og varm luft, når det brændes, men det er typisk produceret af naturgas i en proces, der skaber høje drivhusgasemissioner. Det Heartland Hydrogen Hub vil bruge vedvarende energi og atomkraft til at forsøge at mindske klimabelastningen, samt prisskiltet.

Det første fokus vil være på at levere brint til ammoniakgødning, men Erickson sagde, at det samme output også kunne erstatte mere kulstofintensive brændstoffer, der bruges til at opvarme og drive taconit-minedrift på Iron Range.

"Denne industri bruger meget naturgas til varme- og termiske systemer til fremstilling af pellets," sagde Erickson. "Du bliver nødt til at designe (systemerne) en hel del anderledes, men du kan helt sikkert tilføje noget brintkraft til det og reducere emissionerne fra det synspunkt."

Manipulere molekyler

Det mest udbredte grundstof i universet, brint har historisk set været svært at udnytte til energi. Hindenburg-katastrofen i 1937 er et berygtet eksempel, der demonstrerer brints eksplosive kvaliteter.

"Du kan ikke mine det. Du kan ikke stikke et rør i jorden og så bringe brint op. Du skal producere det fra noget andet. Det er det mindste molekyle, det sværeste at fange," forklarede Erickson. "Det er det sværeste at flytte rundt på, når man først har produceret det, så vi har nogle ting, som vi skal overstå og komme bag om at komme med nye innovative ideer for virkelig at få omkostningerne ned."

Det meste kommercielt brint produceres i dag ved at adskille brintatomerne fra metan under høj varme og tryk, med mange industrielle faciliteter, der bruger naturgas som metankilde. Denne metode producerer brint, kulilte og en relativt lille mængde kuldioxid.

Det viser sig, at Minnesota er meget konkurrencedygtig til fremstilling af grønt jern og stål, ud over andre stater i landet.

Elektrolyse spalter brint fra vand ved hjælp af en elektrisk strøm. Denne metode skaber ikke andre biprodukter eller emissioner end ilt og brint. Det er det primære fokus for Energiministeriets investering i brintenergi.

Heartland Hydrogen Hubs projekter forventes at reducere kulstofemissionerne med omkring 1 million tons om året, hvilket svarer til 220,000 benzindrevne biler.

Erickson - som også er direktør for sonderende forskning ved University of North Dakota - sagde, at infrastruktur til brug af brint i bredere skala er i fremtiden.

"Forsendelse - uanset om det er tog, eller om det er skibe, der flytter store mængder olie rundt - de er endnu større mål," sagde han. "Måske endda lidt lettere mål for anvendelse af brintbrændstof."

Erickson, hvis bedstefar og adskillige andre slægtninge arbejdede i taconitminerne på Iron Range, sagde, at teknologi til at producere taconitpellets af højere kvalitet er blevet undersøgt i Keewatin, hvor U.S. Steel planlægger at investere 150 millioner dollars i en ny taconitfabrik af højere kvalitet.

"Folks on the Range har set på (højere kvalitet taconit-pellets) fremstillet af naturgas, fra kulafledte gasser og selvfølgelig fra brint," sagde Erickson.

Heartland Hydrogen Hub er i øjeblikket i konceptudviklingsfasen, og Erickson sagde, at han er spændt på den fremadskridende teknologi inden for energi til fremtiden.

"Det, jeg er mest begejstret for, er at begynde at se større produktion af brint," sagde han. "Når vi først begynder at producere det, kan vi begynde at finde andre måder at udnytte de ting, der gavner samfundet, forskellige måder, hvorpå vi kan manipulere molekylet .... at levere ren, pålidelig og bæredygtig energi."

Føler varmen

Stål fremstilles ved hjælp af meget varme, og kuldrevne højovne bruges stadig til 57 procent af den globale stålproduktionskapacitet. Det er et fald fra året før, hvor 67 procent af verdens stålkapacitet blev fremstillet ved hjælp af højovne - markerer et skift mod lysbueovnsteknologi på verdensplan.

Iron Range forsyninger tre fjerdedele af landets jernmalm, hvoraf stål er fremstillet. Stålproducenter som U.S. Steel og Cleveland-Cliffs, der ejer minedriften på Iron Range, oplever et stigende pres fra regeringer, investorer og kunder for at reducere deres klimaemissioner. Det er ikke kun potentialet for fremtidige miljøregler. Flere virksomheder er villige til at betale en præmie for stål, der kommer med et mindre CO2-fodaftryk.

Reduktion af emissioner fra minedrift og anden tung industri forventes at blive en større udfordring end at rydde op i biler eller kraftværker. Det er på grund af behovet for at drive massive ovne og andet udstyr, som elektriske alternativer ikke er almindeligt tilgængelige for.

Disse faktorer får mange producenter til at udforske potentialet ved brintbrændstof. Cleveland-Cliffs, der ejer og driver Hibbing Taconite, har allerede forpligtet til at finansiere et brintkraftprojekt på dets Toledo-anlæg. Uden nogen ændring af anlægget siger virksomheden, at det kunne erstatte op til 30 procent af naturgasforbruget med brint. Og med udstyrsopgraderinger og andre investeringer kan dette tal stige til 70 procent, hvilket tegner sig for 1 million tons drivhusgasser hvert år.

Cleveland-Cliffs er også en del af et føderalt finansieret brinthub baseret i det nordlige Indiana. I oktober blev virksomheden anerkendt af det amerikanske energiministerium for at reducere sine drivhusgasemissioner med mere end en tredjedel.

Virksomheden reagerede ikke på anmodninger om kommentarer til, hvad dens emissionsreduktionsindsats kan betyde for det nordlige Minnesota, men forsker Rolf Weberg sagde, at statens mineindustri er godt positioneret til at gøre brug af brintbrændstof.

"Det viser sig, at Minnesota er langt yderst konkurrencedygtig for fremstilling af grønt jern og stål, ud over andre stater i landet," sagde Weberg, den administrerende direktør for University of Minnesota-Duluth's Natural Resource Research Institute. "Vi har stort set alle ressourcer, inklusive infrastruktur til fremtidig energi og adgang til vand. Alle de ting, du skal have for en brintbaseret tilgang til fremstilling af grønt jern og stål."

Samtaler om brintenergiens fremtid er kun lige begyndt.

"Minnesota-industrien har investeret for at forberede sig på dette," sagde Weberg. "Det er en spændende mulighed for Minnesota at omfavne, og samtalen er lige startet. Dette er en mulighed for virkelig at føre an på dette område og også gøre det sammen med grøn brint og grønt stål."