Как снизить нагрузку от промышленности на экологию

Декарбонизация в действии

Такие результаты в энергетической, строительной и транспортной отраслях были достигнуты благодаря международным усилиям по внедрению инновационных решений и технологий декарбонизации. Это позволило кардинально снизить стоимость таких технологий – в качестве примера можно привести недавнее удешевление солнечных модулей и электромобилей. В промышленности же инновационные процессы декарбонизации идут медленнее, а стоимость технологий снижается не столь ощутимо. В связи с этим перспективы сокращения выбросов CO2 в промышленной сфере менее очевидны, чем в других отраслях.

За счёт комплексного применения технологий декарбонизации можно свести промышленные выбросы CO2 почти к нулю. Речь идёт о таких методах, как:

- регулирование спроса;

- повышение энергоэффективности;

- улавливание и хранение углерода;

- электрификация выработки тепла;

- использование водорода (производимого с помощью безуглеродной электроэнергии) и биомассы в качестве сырья или топлива, а также другие инновационные подходы.

Эксперты McKinsey проанализировали варианты декарбонизации промышленных процессов в таких отраслях, как производство цемента, стали, этилена и аммиака, поскольку именно в них проблема загрязнения атмосферы решается труднее всего. Причина заключается в том, что в указанных секторах по сравнению с другими велика доля выбросов от переработки сырья, а также от производства высокотемпературной тепловой энергии.

Регулирование спроса – эффективный метод декарбонизации. Замена традиционных промышленных продуктов более экологичными альтернативами (например, использование дерева вместо цемента в строительстве) позволила бы значительно снизить выбросы CO2 в четырёх рассматриваемых отраслях. Кардинальное изменение структуры потребления, обусловленное развитием технологий, может дополнительно сократить спрос. Например, благодаря технологиям автономного вождения снизится потребность в расширении дорог (и, соответственно, в использовании цемента), а точное (прецизионное) земледелие позволит сократить спрос на аммиак. Повышение цикличности продуктов – за счёт их переработки или повторного применения – также может способствовать снижению выбросов CO2. Например, для выплавки стали из металлолома требуется лишь четверть той энергии, которая необходима для производства первичной стали.

Меры по повышению энергоэффективности, позволяющие сократить потребление топлива на 15-20%, в долгосрочной перспективе могут оказаться экономически выгодными. Однако, в зависимости от того, за какой срок компании нужно окупить вложения в энергоэффективность (иногда это меньше двух лет), на практике результат может оказаться ниже потенциальных 15-20%.

При наличии мощностей для хранения углерода использование технологий улавливания и хранения углерода («технологии УХУ») является самым дешевым способом декарбонизации с учетом нынешних цен на сырье. Вместе с тем, улавливание и хранение углерода не всегда оказывается самым простым вариантом декарбонизации. Применение технологий УХУ сопряжено для промышленных компаний с дополнительными операционными затратами. При этом, благодаря дальнейшим инновациям, альтернативные методы декарбонизации (такие как электрификация выработки тепла) могут составить конкуренцию по стоимости традиционным производственным технологиям. Следует отметить, что УХУ – это единственная на сегодняшний день технология, позволяющая полностью ликвидировать выбросы CO2 при производстве цемента.

Если стоимость инноваций в области производственного оборудования или технологических процессов снизится, то электрификация выработки тепла, либо использование водорода, производимого с помощью безуглеродной электроэнергии, могут стать экономически выгодными вариантами и при более высоких ценах на электроэнергию.

При стоимости электроэнергии ниже $50 за МВт/ч электрифицировать выработку тепла на новых цементных заводах оказывается экономически выгоднее, чем применять технологии УХУ для ликвидации выбросов от сжигания топлива (при наличии сверхвысокотемпературных электропечей).

При стоимости безуглеродной электроэнергии ниже $50 за МВт/ч использовать её для выработки тепла или применять водород, произведенный с её помощью, становится экономически выгоднее по сравнению с УХУ. В некоторых регионах (например, в Швеции, где основой энергетической системы служат ГЭС и АЭС) безуглеродная электроэнергия уже стоит менее $50 за МВт/ч.

При стоимости электроэнергии ниже $35 за МВт/ч использовать водород на новых предприятиях по производству аммиака и стали оказывается экономически выгоднее, чем применять технологии УХУ к традиционным производственным процессам.

При стоимости электроэнергии ниже $25 за МВт/ч электрифицировать выработку тепла на новых этиленовых и на действующих цементных заводах, а также использовать водород на действующих сталелитейных предприятиях оказывается экономически выгоднее, чем применять технологии УХУ к традиционным производственным процессам.

Наконец, при стоимости электроэнергии ниже $15 за МВт/ч использовать водород на действующих предприятиях по производству аммиака и электрифицировать выработку тепла при производстве этилена оказывается экономически выгоднее, чем применять технологии УХУ к традиционным производственным процессам. Это означает, что при таком уровне цен на электроэнергию её использование для выработки тепла и производства водорода – более экономичный способ декарбонизации по сравнению с УХУ во всех четырёх рассматриваемых отраслях.

Использование биомассы в качестве топлива или сырья более привлекательно с финансовой точки зрения, чем электрификация выработки тепла или применение водорода в производстве цемента, а при стоимости электроэнергии выше $20 за МВт/ч – и в производстве стали. На сегодняшний день уже имеются эффективные технологии, позволяющие использовать биомассу в качестве топлива и сырья при производстве стали и в качестве топлива при производстве цемента. Хотя такой подход обходится дороже, чем электрификация или использование водорода, он позволяет уменьшить вредные выбросы не только при изготовлении продукции, но и по окончании её срока службы, например, при сжигании пластмассы, изготовленной из этилена. Однако общемировой объём предложения экологически чистой биомассы считается ограниченным. Кроме того, восстановление лесов для компенсации потерь может стать фактором, препятствующим транспортировке биомассы и её использованию в промышленных процессах.

Хотя «глубокая декарбонизация» мировой экономики в принципе возможна, для её проведения понадобится осуществить масштабные инвестиции и в корне преобразовать энергетическую систему. Технологические прорывы, снижение цен на электроэнергию, изменение потребительских предпочтений и новые меры регулирования – все эти факторы будут очень важны для достижения указанной цели.

Как известно, Казахстан является одним из лидеров в мире по объёмам выбросов углекислого газа на душу населения – в основном в результате деятельности более чем 200 крупных промышленных предприятий. При этом страна поставила перед собой амбициозную задачу – сократить объём выбросов углекислого газа на 15-25% до 2030 года. С учетом данной задачи, вопрос декарбонизации промышленных отраслей в Казахстане имеет высокую актуальность. Крупным компаниям в этих отраслях рекомендуется регулярно отслеживать и выявлять новые и усовершенствованные технологии декарбонизации, работающие в других странах, оценивать технико-экономическую обоснованность их применения в локальных условиях, тестировать и внедрять их при подтверждении эффективности.

Ардак Нуразханов, младший партнёр McKinsey&Company