Op de Iron Range in Minnesota onderzoeken producenten waterstofbrandstof om de uitstoot te verminderen

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Het volgende verhaal is geproduceerd door Energy News Network in samenwerking met KAXE/KBXE, een onafhankelijk gemeenschapsradiostation zonder winstoogmerk in het noorden van Minnesota.

De leider van een regionaal waterstofpartnerschap onderzoekt het gebruik van de opkomende brandstofbron om de Iron Range in Minnesota een leider te maken in de productie van groen staal.

“Ja, het heeft zeker een groot potentieel”, zegt Tom Erickson, president en chief operating officer van de Heartland Hydrogen Hub, een van de zeven regionale projecten onlangs gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie om de productie van waterstofbrandstof op gang te brengen. “Het eerste voor de hand liggende gebruik van waterstof binnen de taconietindustrie (mijnbouw) is alleen maar om elektriciteit te produceren.”

De Amerikaanse overheid investeert miljarden in de ontwikkeling van regionale waterstofproductiehubs, bedoeld om de infrastructuur te stimuleren die nodig is om het aanbod te vergroten en de kosten voldoende te verlagen om het commercieel levensvatbaar te maken.

Waterstof stoot bij verbranding alleen waterdamp en warme lucht uit, maar wordt meestal geproduceerd uit aardgas in een proces dat een hoge uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt. De Heartland Waterstofhub zal hernieuwbare energie en kernenergie gebruiken om te proberen de impact op het klimaat en het prijskaartje te verminderen.

De initiële focus zal liggen op het leveren van waterstof voor ammoniakmeststoffen, maar Erickson zei dat dezelfde productie ook de meer koolstofintensieve brandstoffen zou kunnen vervangen die worden gebruikt voor het verwarmen en aandrijven van taconietmijnbouwactiviteiten op de Iron Range.

"Die industrie gebruikt veel aardgas voor warmte en thermische systemen, voor de productie van pellets", zei Erickson. “Je zou de systemen heel wat anders moeten ontwerpen, maar je zou daar zeker wat waterstofkracht aan kunnen toevoegen en de uitstoot vanuit dat standpunt kunnen verminderen.”

Het manipuleren van moleculen

Waterstof, het meest voorkomende element in het universum, is historisch gezien moeilijk in energie om te zetten. De Hindenburgramp van 1937 is een berucht voorbeeld dat de explosieve eigenschappen van waterstof aantoont.

‘Je kunt het niet mijnen. Je kunt niet een pijp in de grond steken en dan waterstof naar boven halen. Je moet het uit iets anders voortbrengen. Het is het kleinste molecuul, het moeilijkst te vangen”, legt Erickson uit. “Het is het moeilijkste om te verplaatsen als je het eenmaal hebt geproduceerd, dus we hebben een aantal dingen waar we overheen moeten komen en waar we achter moeten komen bij het bedenken van nieuwe, innovatieve ideeën om de kosten echt omlaag te brengen.”

De meeste commerciële waterstof wordt tegenwoordig geproduceerd door de waterstofatomen onder hoge hitte en druk van methaan te scheiden, waarbij veel industriële faciliteiten aardgas als methaanbron gebruiken. Bij deze methode ontstaan waterstof, koolmonoxide en een relatief kleine hoeveelheid kooldioxide.

Het blijkt dat Minnesota zeer concurrerend is als het gaat om het maken van groen ijzer en staal, vergeleken met andere staten in het land.

Elektrolyse splitst waterstof uit water met behulp van een elektrische stroom. Deze methode veroorzaakt geen andere bijproducten of emissies dan zuurstof en waterstof. Het is de primaire focus van de investeringen van het ministerie van Energie in waterstofenergie.

De projecten van de Heartland Hydrogen Hub zullen naar verwachting de CO1-uitstoot met ongeveer 220,000 miljoen ton per jaar verminderen, het equivalent van XNUMX benzineauto's.

Erickson – die ook directeur verkennend onderzoek is aan de Universiteit van North Dakota – zei dat infrastructuur voor het gebruik van waterstof op grotere schaal in de toekomst ligt.

“De scheepvaart – of het nu treinen zijn of schepen die grote hoeveelheden olie vervoeren – zijn zelfs nog grotere doelwitten,” zei hij. “Misschien zelfs iets makkelijkere doelstellingen voor de toepassing van de waterstofbrandstof.”

Erickson, wiens grootvader en talrijke andere familieleden in de taconietmijnen aan de Iron Range werkten, zei dat technologie om taconietpellets van hogere kwaliteit te produceren is bestudeerd in Keewatin, waar US Steel van plan is $ 150 miljoen te investeren in een nieuwe, hoogwaardige taconietfabriek.

"Mensen op de Range hebben gekeken naar taconietpellets van hogere kwaliteit, geproduceerd uit aardgas, uit steenkool afgeleide gassen en natuurlijk uit waterstof," zei Erickson.

De Heartland Hydrogen Hub bevindt zich momenteel in de conceptontwikkelingsfase en Erickson zei dat hij enthousiast is over de voortschrijdende energietechnologie voor de toekomst.

“Waar ik het meest enthousiast over ben, is dat we waterstof op grotere schaal gaan produceren”, zei hij. “Zodra we het gaan produceren, kunnen we andere manieren gaan vinden om de dingen te gebruiken die de samenleving ten goede komen, verschillende manieren waarop we het molecuul kunnen manipuleren…. om schone, betrouwbare en duurzame energie te leveren.”

De warmte voelen

Bij de vervaardiging van staal wordt veel warmte gebruikt, en nog steeds worden kolengestookte hoogovens gebruikt voor 57 procent van de mondiale staalproductiecapaciteit. Dat is een daling ten opzichte van het jaar daarvoor, toen 67 procent van de staalcapaciteit in de wereld werd gemaakt met behulp van hoogovens – Dit markeert wereldwijd een verschuiving naar vlamboogoventechnologie.

De Iron Range-benodigdheden driekwart van het ijzererts van het land, waaruit staal wordt gemaakt. Staalproducenten zoals US Steel en Cleveland-Cliffs, die eigenaar zijn van de mijnbouwactiviteiten op de Iron Range, zien een toenemende druk van overheden, investeerders en klanten om hun klimaatemissies te verminderen. Het gaat niet alleen om de mogelijkheden voor toekomstige milieuregelgeving. Steeds meer bedrijven zijn bereid een premie te betalen voor staal met een kleinere CO2-voetafdruk.

Het terugdringen van de uitstoot van mijnbouw en andere zware industrie zal naar verwachting een grotere uitdaging zijn dan het opruimen van auto's of energiecentrales. Dat komt door de noodzaak om enorme ovens en andere apparatuur van stroom te voorzien waarvoor elektrische alternatieven niet overal verkrijgbaar zijn.

Deze factoren zorgen ervoor dat veel fabrikanten het potentieel van waterstofbrandstof onderzoeken. Cleveland-Cliffs, eigenaar en exploitant van Hibbing Taconite, heeft al toegezegd om een waterstofenergieproject in zijn fabriek in Toledo te financieren. Zonder enige aanpassing aan de centrale zou het bedrijf naar eigen zeggen tot 30 procent van het aardgasverbruik kunnen vervangen door waterstof. En met upgrades van apparatuur en andere investeringen zou dit aantal kunnen stijgen tot 70 procent, goed voor 1 miljoen ton broeikasgassen per jaar.

Cleveland-Cliffs maakt ook deel uit van een federaal gefinancierde waterstofhub in het noorden van Indiana. In oktober werd het bedrijf erkend door het Amerikaanse ministerie van Energie voor het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen met meer dan een derde.

Het bedrijf reageerde niet op verzoeken om commentaar over wat zijn emissiereductie-inspanningen zouden kunnen betekenen voor het noorden van Minnesota, maar onderzoeker Rolf Weberg zei dat de mijnbouwindustrie van de staat goed gepositioneerd is om gebruik te maken van waterstofbrandstof.

“Het blijkt dat Minnesota verreweg zeer concurrerend is als het gaat om het maken van groen ijzer en staal, vergeleken met andere staten in het land”, zegt Weberg, uitvoerend directeur van het Natural Resource Research Institute van de Universiteit van Minnesota-Duluth. “We hebben in wezen alle hulpbronnen, inclusief de infrastructuur voor toekomstige energie en toegang tot water. Alles wat je nodig hebt voor een op waterstof gebaseerde aanpak voor het bereiden van groen ijzer en staal.”

Gesprekken over de toekomst van waterstofenergie zijn nog maar net begonnen.

“De industrie van Minnesota heeft geïnvesteerd om zich hierop voor te bereiden”, aldus Weberg. “Het is een opwindende kans voor Minnesota om te omarmen, en het gesprek is nog maar net begonnen. Dit is een kans om echt voorop te lopen op dit gebied, en dat ook in combinatie met groene waterstof en groen staal.”