Ενέργεια

Η απομάκρυνση του θείου, η αποθείωση, είναι μια πρόταση που «όζει», όσον αφορά τα διυλιστήρια πετρελαίου. Οι ΗΠΑ και η Ευρώπη θεσπίζουν ολοένα και αυστηρότερα όρια σχετικά με την περιεκτικότητα της βενζίνης σε θείο, ενώ συγχρόνως το αργό πετρέλαιο που εξορύσσεται από το έδαφος γίνεται διαρκώς και πιο όξινο, ή θειούχο. Η τεχνολογία αποθείωσης «έχει πια φτάσει στα όριά της», δηλώνει ο Thomas Wellborn, κύριος σύμβουλος της Hydrocar-bon Exploration & Development, με έδρα το Ντένβερ τού Κολοράντο. «Χρειαζόμαστε νέες, καινοτόμες τεχνολογίες». Στην έκκληση αυτή ίσως απαντήσουν σύντομα μερικές καινούργιες εταιρείες που χρησιμοποιούν μη συμβατικές μεθόδους.

Τα διυλιστήρια επιτυγχάνουν το διαχωρισμό του αργού πετρελαίου μέσω κλασματικής απόσταξης, ανάλογα με το σημείο βρασμού των συστατικών του, το οποίο εξαρτάται από την πυκνότητα. Τα πλέον επιθυμητά είναι τα ελαφρά (χαμηλής πυκνότητας) κλάσματα της απόσταξης, στα οποία περιλαμβάνεται η βενζίνη και το ντίζελ. Τα βαρύτερα κλάσματα περιέχουν περισσότερο θείο, μεγάλες περιεκτικότητες του οποίου καθιστούν το πετρέλαιο μη χρησιμοποιήσιμο. Δεκαετίες πριν, τα διυλιστήρια πετρελαίου υιοθέτησαν μια διεργασία που ονομάζεται υδροαποθείωση (HDS) για να αφαιρέσουν τα άτομα του θείου από τα μόρια του πετρελαίου. Τα θειούχα κλάσματα αναμειγνύονται με υδρογόνο και έναν καταλύτη κοβαλτίου-μολυβδαινίου, παράγοντας υδρόθειο. Ωστόσο, ο εφοδιασμός τής παραπάνω διεργασίας με υδρογόνο στοιχίζει ακριβά, και καθώς τα πετρέλαια γίνονται όλο και πιο όξινα, απαιτούνται υψηλότερες πιέσεις και σταθερότεροι καταλύτες για τη διάσπαση των δεσμών του θείου. Τα περισσότερο όξινα πετρέλαια είναι συνήθως βαρύτερα, γεγονός που επιβάλλει την περαιτέρω διύλιση και παράγει συγχρόνως άζωτο και βαριά μέταλλα, τα οποία «δηλητηριάζουν» τον καταλύτη.

Στις εναλλακτικές τεχνολογίες που εμφανίστηκαν τα τελευταία χρόνια περιλαμβάνονται θειοφάγα βακτήρια και σουλφοξειδωτικά αντιδραστήρια, ενώ άλλες επιδίδονται στον καλύτερο σχεδιασμό των καταλυτών. Οι μέθοδοι αυτές συνήθως λειτουργούν στα κλάσματα της απόσταξης, ωστόσο η προκατεργασία του ίδιου του αργού πετρελαίου ίσως αποτελεί ελκυστική επιλογή. «Όσο μεγαλύτερη είναι η επιλεκτικότητα κατά τις φάσεις πριν την παραγωγή αργού πετρελαίου τόσο λιγότερη ανάγκη θα υπάρχει μετά για τις διεργασίες διαχωρισμού, που με τη σειρά τους απαιτούν ενέργεια και κεφάλαια», δηλώνει ο Charles Russomanno, διευθυντής μεταφοράς τεχνολογίας στο αμερικανικό Υπουργείο Ενέργειας.

Μία από τις επιλογές προκατεργασίας βασίζεται στους υπερήχους. Τα υγρά, όταν προσβληθούν από υπερηχητικά κύματα, υφίστανται αυτό που ονομάζεται ακουστική σπηλαίωση ―σχηματίζονται μέσα τους φυσαλίδες, οι οποίες και ενδορρηγνύονται βίαια. Η SulphCo αναπτύσσει μικρές υπομονάδες αποθείωσης με υπερήχους, βασισμένες στο παραπάνω φαινόμενο. Η εταιρεία (εδρεύει στο Σπαρκς της Νεβάδας) διατείνεται ότι με την εν λόγω διεργασία μπορεί συγχρόνως να απελευθερώνει τα χαλαρά δεσμευμένα άτομα θείου και να ελαφρύνει το αργό πετρέλαιο, καταλήγοντας έτσι σε 30% με 50% λιγότερο θείο και περίπου κατά το 1/3 περισσότερο ντίζελ και κηροζίνη. «Αν η SulphCo κυριολεκτεί, τότε η μέθοδος που εφαρμόζει αποτελεί κομψή λύση σε μέρος του προβλήματος», λέει ο Wellborn.

Τα διυλιστήρια θα πρέπει να ενσωματώσουν τέτοιες μονάδες στη λειτουργία τους, συνδυάζοντας την προκατεργασία με τη μετακατεργασία. «Η εξισορρόπηση μεταξύ των δύο περιγράφεται από αρκετά πολύπλοκες εξισώσεις», δηλώνει o Abe Albert, ειδικός σε θέματα διυλίσεων για λογαριασμό της εταιρείας συμβούλων ενέργειας Hart Down-stream Energy Consulting στο Σεντ Λούις. Στα θετικά σημεία, ο Peter Gunnerman, πρόεδρος της SulphCo, λέει ότι η κατεργασία θα καθιστούσε την αποθείωση στις φάσεις μετά την παραγωγή αργού πετρελαίου πιο αποτελεσματική, ενώ η κεφαλαιακή επένδυση θα ανερχόταν μόλις στο 5% εκείνης τής HDS. H SulphCo ολοκλήρωσε την κατασκευή μιας μικρής μονάδας επίδειξης στη Νότια Κορέα τον περασμένο Σεπτέμβριο.

Μια διαφορετική τεχνική αφαιρεί μονομιάς όλο το θείο από τα βαρέα πετρέλαια. Η Trans Ionics, με έδρα το Γούντλαντς τού Τέξας, επικεντρώνεται στη λεγόμενη πισσώδη άμμο, ή άμμο με βιτουμενιούχα συστατικά, ένα ιδιαιτέρως βαρύ και όξινο είδος πετρελαίου, το 65% των αποθεμάτων του οποίου βρίσκεται στο δυτικό ημισφαίριο, κυρίως στον Καναδά και τη Βενεζουέλα. Για τη διαχείριση των βαρέων αυτών πετρελαίων, τα διυλιστήρια θα προέβαιναν τυπικά σε θερμική διάσπασή τους (πυρόλυση) και μετέπειτα σε κατεργασία των υγρών προϊόντων. Η Trans Ionics στοχεύει στην εξαγωγή του θείου με τη βοήθεια στοιχειακού νατρίου, το οποίο εν συνεχεία θα ανακυκλώνεται μέσα σε μια νέου τύπου μπαταρία θειούχου νατρίου. Χρηματοδοτούμενη από κονδύλια του αμερικανικού Υπουργείου Ενέργειας, η Trans Ionics έχει καταθέσει ποικίλες αιτήσεις κατοχύρωσης, όπως για έναν καινοφανή ηλεκτρολύτη με μορφή λεπτού φιλμ, δηλώνει ο πρόεδρος της εταιρείας Robert Schucker, ο οποίος αναμένει έναρξη της εμπορευματοποίησης γύρω στο 2012.

Τα διυλιστήρια ανά τον κόσμο ήταν αρχικά προσαρμοσμένα σε έναν κόσμο με λιγότερο αυστηρούς κανόνες, επισημαίνει ο Douglas Rundell, επί κεφαλής του προγράμματος τεχνολογίας διύλισης της ΒΡ στο Νάπερβιλ του Ιλινόις. Η πρόκληση για τις μυριάδες προτάσεις νέων μεθόδων είναι να αποδείξουν ότι μπορούν αξιόπιστα να επαυξήσουν την υποδομή αυτή. Ο Rundell προσθέτει ότι οι υπεύθυνοι των διυλιστηρίων είναι ανοικτοί σε καλά τεκμηριωμένες προτάσεις: «Αν εμφανιστεί κάποιος και δείξει ότι η x διεργασία δουλεύει και είναι τόσο συμφέρουσα οικονομικά ώστε να επιβάλλεται η υιοθέτησή της, τότε ο κόσμος θα τον ακολουθήσει».

Επιστημονικά Νέα - Μάρτιος, 2006