Το πιλοτικό έργο αξιοποιεί τη θερμότητα πυρηνικού αντιδραστήρα για την παραγωγή «καθαρού» καυσίμου χωρίς εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα
Η Ινδία έκανε ένα σημαντικό βήμα στον τομέα της καθαρής ενέργειας, εγκαινιάζοντας την πρώτη στον κόσμο μονάδα παραγωγής υδρογόνου που αξιοποιεί άμεσα τη θερμότητα ενός πυρηνικού αντιδραστήρα. Η νέα εγκατάσταση, η οποία τέθηκε σε λειτουργία στις 26 Ιουνίου, βρίσκεται στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών Indira Gandhi στο Καλπάκαμ της πολιτείας Ταμίλ Ναντού και λειτουργεί με τη θερμική ενέργεια του ερευνητικού αντιδραστήρα Fast Breeder Test Reactor (FBTR).
Το έργο εγκαινιάστηκε από το Υπουργείο Ατομικής Ενέργειας της Ινδίας (DAE) και αποτελεί την πρώτη εφαρμογή μιας θερμοχημικής μεθόδου παραγωγής υδρογόνου που βασίζεται στον κύκλο χαλκού-χλωρίου.
Μια διαφορετική προσέγγιση στην παραγωγή υδρογόνου
Το υδρογόνο θεωρείται από πολλούς το καύσιμο του μέλλοντος, καθώς μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στους τομείς της βιομηχανίας, των μεταφορών και της παραγωγής ενέργειας.
Σήμερα, η μεγαλύτερη ποσότητα υδρογόνου παράγεται μέσω της αναμόρφωσης φυσικού αερίου με ατμό, μια διαδικασία που βασίζεται στο μεθάνιο και συνοδεύεται από σημαντικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Μια πιο «πράσινη» εναλλακτική είναι η ηλεκτρόλυση του νερού, η οποία χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για τον διαχωρισμό του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Ωστόσο, η μέθοδος αυτή απαιτεί μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.
Η νέα ινδική μονάδα ακολουθεί μια διαφορετική προσέγγιση. Αντί να μετατρέπει πρώτα τη θερμότητα του πυρηνικού αντιδραστήρα σε ηλεκτρική ενέργεια, χρησιμοποιεί απευθείας τη θερμότητα για να ενεργοποιήσει μια θερμοχημική αντίδραση που διασπά το νερό. Με αυτόν τον τρόπο περιορίζονται οι ενεργειακές απώλειες και αυξάνεται η συνολική απόδοση της παραγωγής υδρογόνου.
Πώς λειτουργεί ο κύκλος χαλκού-χλωρίου
Η τεχνολογία αναπτύχθηκε από το Bhabha Atomic Research Centre και βασίζεται στον λεγόμενο κύκλο χαλκού-χλωρίου (Copper-Chlorine Cycle), όπου το χλωριούχο χαλκό λειτουργεί ως καταλύτης.
Στο πρώτο στάδιο, το στερεό χλωριούχο χαλκό(II) αντιδρά με υδρατμούς σε θερμοκρασία περίπου 400 βαθμών Κελσίου, παράγοντας οξυχλωριούχο χαλκό και αέριο υδροχλώριο.
Στη συνέχεια, το οξυχλωριούχο χαλκό αποσυντίθεται σε θερμοκρασία περίπου 500 βαθμών Κελσίου, απελευθερώνοντας οξυγόνο και αφήνοντας λιωμένο χλωριούχο χαλκό(I).
Το υλικό αυτό διαλύεται σε όξινο περιβάλλον και οδηγείται σε μια κυψέλη ηλεκτρόλυσης, όπου με τη βοήθεια μικρής ποσότητας ηλεκτρικού ρεύματος παράγεται υδρογόνο.
Στο τελευταίο στάδιο, το αρχικό χλωριούχο χαλκό(II) ανακτάται και επαναχρησιμοποιείται, ολοκληρώνοντας έναν κλειστό κύκλο παραγωγής.
Γιατί είναι σημαντική η συγκεκριμένη τεχνολογία
Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι απαιτεί θερμοκρασίες έως περίπου 500 βαθμούς Κελσίου, επίπεδο που μπορεί να προσφέρει ο αντιδραστήρας FBTR χωρίς ιδιαίτερες δυσκολίες.
Η εγκατάσταση δεν προορίζεται προς το παρόν για εμπορική παραγωγή υδρογόνου. Πρόκειται για πιλοτική μονάδα επίδειξης τεχνολογίας, με στόχο να αποδείξει ότι η διαδικασία μπορεί να λειτουργήσει αξιόπιστα και να συλλεχθούν πολύτιμα επιχειρησιακά δεδομένα για μελλοντικές εφαρμογές μεγαλύτερης κλίμακας.
Οι δηλώσεις της ινδικής κυβέρνησης
«Το υδρογόνο θεωρείται ευρέως το καύσιμο του μέλλοντος. Καθώς οι χώρες επιδιώκουν τη μείωση των εκπομπών άνθρακα, το υδρογόνο θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη βιομηχανία, τις μεταφορές και τα ενεργειακά συστήματα του μέλλοντος», δήλωσε ο γραμματέας του Υπουργείου Ατομικής Ενέργειας και πρόεδρος της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας της Ινδίας, Ajit Kumar Mohanty.
Όπως πρόσθεσε, η νέα μονάδα αποτελεί «ένα λαμπρό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η πυρηνική ενέργεια επεκτείνει τον ρόλο της πέρα από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας».
Οι επιφυλάξεις των ειδικών
Παρά τη σημασία του εγχειρήματος, ειδικοί εκτιμούν ότι η τεχνολογία απέχει ακόμη αρκετά από την εμπορική αξιοποίηση.
Ο διευθύνων σύμβουλος της ολλανδικής εταιρείας πυρηνικής ανάπτυξης ULC Energy, Dirk Rabelink, σημειώνει ότι η θερμοχημική παραγωγή υδρογόνου με χρήση υψηλών θερμοκρασιών αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη θεωρητικά τεχνολογία, όμως η συγκεκριμένη χημική διαδικασία βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο.
Όπως επισημαίνει, ο αντιδραστήρας FBTR είναι ένας προηγμένος ερευνητικός αντιδραστήρας που λειτουργεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες από τους περισσότερους εμπορικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες. Ο συνδυασμός μιας πειραματικής χημικής διαδικασίας με έναν προηγμένο αντιδραστήρα αυξάνει τον τεχνολογικό κίνδυνο και, κατά συνέπεια, θα απαιτηθεί αρκετός χρόνος μέχρι η συγκεκριμένη τεχνολογία να ωριμάσει και να εφαρμοστεί σε εμπορική κλίμακα.