Londýn 18. júla 2025 – Verejnosť, tvorcovia politík a zainteresované strany si dostatočne neuvedomujú významné inovácie, ktoré formujú nízkouhlíkové plynárenské technológie. Tieto technológie podporujú úsilie o dekarbonizáciu plynárenstva a zároveň zlepšujú energetickú bezpečnosť a prístup k energii. Pre magazín Medzinárodnej plynárenskej únie (IGU) Gas in Transition to povedal Jean-Marc Leroy, bývalý člen výkonného výboru IGU a súčasný predseda jej pracovnej skupiny pre uhlíkovú neutralitu.
Správa IGU s názvom Introduction to Low Carbon Gas Technologies (Úvod do nízkouhlíkových plynových technológií) z októbra 2024, ktorej hlavným autorom je Leroy, sa snaží riešiť tento problém tým, že opisuje kľúčové technológie, ktoré sú k dispozícii na zavedenie do praxe.
Tieto technológie podporujú úsilie o dekarbonizáciu plynárenstva a zároveň zvyšujú energetickú bezpečnosť a prístup k energii. Okrem toho ponúkajú aj ďalšie výhody, ako napríklad podporu udržateľného nakladania s odpadom a poľnohospodárstva.
„Existuje všeobecné mylné presvedčenie, že plynárenský priemysel je menej inovatívny v porovnaní s odvetvím elektrickej energie,“ povedal Leroy s odkazom na viditeľný pokrok v oblasti elektrolýz, veterných turbín, solárnych panelov a akumulátorov. „Ľudia vnímajú elektrickú energiu ako inovatívnu vďaka technológiám, ako sú elektrolýzy a obnoviteľné zdroje energie. Naopak, plynárenský priemysel je často vnímaný ako zastaraný. To však zďaleka nie je pravda,“ zdôraznil.
Správa hodnotí päť hlavných technológií na výrobu nízkouhlíkového metánu a sedem na výrobu nízkouhlíkového vodíka. Tieto technológie dopĺňajú snahy priemyslu o zníženie emisií prostredníctvom zlepšenia efektívnosti a zníženia emisií v existujúcom hodnotovom reťazci zemného plynu, povedal Leroy.
Okrem zníženia emisií tieto technológie riešia aj kľúčový limit OZE: neschopnosť skladovať ich nízkouhlíkovú energiu vo veľkom meradle na dlhšie obdobia. Na rozdiel od batérií „molekuly – ako metán a vodík – môžu skladovať energiu vo veľkých objemoch a po dlhú dobu, čo ich robí nevyhnutnými pre zabezpečenie energetickej bezpečnosti,“ uviedla správa IGU.
Navyše. tieto molekuly využívajú existujúcu plynárenskú infraštruktúru, čím obmedzujú náklady a uľahčujú hladší prechod na iné zdroje energie. „Plynárenská infraštruktúra je veľmi kapitálovo náročným aktívom a jej veľká časť je už vybudovaná. Jej efektívne využívanie môže znížiť náklady na prechod na iné zdroje energie,“ vyzdvihol Leroy.
Dekarbonizácia metánového reťazca
Najčastejšie používanou technológiou na výrobu nízkouhlíkového metánu je anaeróbna digescia, pri ktorej sa organická hmota, vrátane poľnohospodárskych odpadov, hnoja a iných biologických odpadov, rozkladá na bioplyn – zmes metánu a CO2 – a digestát. Obsah metánu v bioplyne možno zvýšiť vstrekovaním vodíka do reaktora alebo použitím slabého elektrického prúdu na zvýšenie mikrobiálnej účinnosti. Bioplyn sa môže spaľovať na výrobu tepla a elektrickej energie alebo sa môže zušľachťovať na biometán a vtláčať do plynárenských sietí na širšie priemyselné a domáce použitie.
Výroba bioplynu a biometánu sa považuje za uhlíkovo neutrálnu, pretože je založená na pozitívnom uhlíkovom cykle. CO2 uvoľnený pri spaľovaní totiž iba vracia to, čo organická hmota predtým absorbovala z atmosféry, a bude opäť absorbovaný niektorou organickou hmotou. Bioplyn a biometán môžu tiež nahradiť používanie palív s vyšším obsahom uhlíka. Vznikajúci digestát zas môže slúžiť ako alternatíva k chemickým hnojivám s vysokou produkciou CO2 s nižším obsahom uhlíka, poznamenala správa IGU.
Tá skúma ďalšie štyri technológie na výrobu syntetického metánu. Podobne ako anaeróbna digescia, pyrogasifikácia a hydrotermálna gasifikácia môžu pomôcť pri spracovaní odpadu a obmedzení emisií.
Navyše, kombináciou oxidu uhoľnatého a CO2 s vodíkom sa vyrába e-metán. Uhlíkové plyny môžu pochádzať z viacerých zdrojov, vrátane biogénneho CO2 z metanizačných zariadení alebo priemyselných emisií alebo priameho zachytávania zo vzduchu. Proces je ešte výhodnejší, ak sa používa nízkouhlíkový vodík, uvádza správa.
Nakoniec, existuje tzv. solárny fotokatalytický proces, inak známy ako umelá fotosyntéza, ktorý napodobňuje prirodzenú fotosyntézu absorpciou slnečného žiarenia pomocou fotokatalyzátorov na rozklad vody na vodík a kyslík. Vodík potom reaguje s CO2 vo vzduchu a vytvára metán. Tento prístup využíva voľnú a čistú slnečnú energiu a produkuje metán s nízkym obsahom CO2, ozrejmila správa.
Nízkouhlíkový vodík
Správa konštatuje, že nízkouhlíkové vodíkové technológie sú stále obmedzené, pokiaľ ide o ich široké využitie, a musia sa výrazne rozšíriť, aby splnili klimatické ciele
Parou katalyzovaná reformácia metánu (SMR) je zďaleka najbežnejšou metódou výroby vodíka, pri ktorej sa pomocou tepla dosiahne reakcia pary s metánom nad katalyzátorom. Výsledkom je oxid uhoľnatý a vodík. Prostredníctvom zmeny voda-.plyn sa oxid uhoľnatý premieňa na viac vodíka a CO2. Rozhodujúce je, že vodík možno považovať za čistý len vtedy, ak sa CO2 zachytáva a ukladá.
Elektrolýza, poháňaná obnoviteľnou alebo jadrovou energiou, rozkladá vodu na vodík a kyslík. Päť hlavných technológií elektrolýzy – alkalická, s pomocou protónovej výmennej membrány, s využitím pevného elektrolytu, fotoelektrochemická a alkalická elektrolýza s polopriepustnou membránou– má svoje vlastné výhody a nevýhody z hľadiska nákladov, účinnosti a trvácnosti. Hoci elektrolýza v súčasnosti predstavuje len malú časť celosvetovej výroby vodíka, existuje čoraz viac projektov a prebieha výskum zameraný na zlepšenie výkonu.
Tepelné splyňovanie spracováva tuhé organické suroviny – vrátane biomasy, uhlia, tuhého recyklovaného paliva a nerecyklovateľných plastov – pri vysokých teplotách na výrobu syntetického plynu, ktorý obsahuje vodík, oxid uhoľnatý a metán. Syntetický plyn sa potom čistí od znečisťujúcich látok a prechádza reakciou voda-plyn, aby sa viac oxidu uhoľnatého premenilo na vodík a CO2. Vodík sa potom extrahuje zo zmesi s čistotou 99,9 %. Táto metóda prináša rovnaké výhody ako iné metódy výroby metánu a vodíka s využitím biomasy, pokiaľ ide o znižovanie emisií a nakladanie s odpadom. CO2 sa tiež môže zachytávať, čo prináša ďalší prínos pre životné prostredie.
Pyrolýza metánu rozkladá chemickú väzbu medzi uhlíkom a vodíkom, čo vyžaduje menej energie ako elektrolýza. Podobne ako SMR, aj táto technológia ťaží z prístupu k existujúcej plynárenskej infraštruktúre. Má však dodatočnú výhodu v tom, že produkuje pevný uhlík namiesto plynného CO2, čím odpadá potreba zachytávania uhlíka. Pevný uhlík je možné skladovať alebo využiť.
Na výrobu vodíka sa používa aj solárna fotokatalýza, pri ktorej sa využíva slnečné svetlo na rozklad vody bez následného spájania vodíka s CO2 na výrobu metánu.
Biologická výroba vodíka sa dá realizovať aj spojením foto- alebo mikrobiálnej elektrohydrogénovej fermentácie s tmavou fermentáciou makroživín z biomasy, ako sú organické odpadové materiály. Okrem vodíka sa pri tomto procese produkujú aj alkoholy, jednoduché cukry a prchavé mastné kyseliny. Alternatívne sa pri biofotolýze používajú cyanobaktérie a zelené riasy na rozklad vody na vodík a kyslík. Biologická výroba vodíka odstraňuje CO2 zo vzduchu, vyžaduje nízku spotrebu energie a pomáha pri recyklácii odpadu.
Nakoniec je tu aj začínajúca oblasť geologickej ťažby vodíka. V súčasnosti je v prevádzke len jeden projekt na svete – pole Bourakebougou v Mali. Nedávne objavy však naznačujú, že prírodný vodík by mohol byť životaschopným zdrojom. Tento vodík vzniká hlavne prostredníctvom prirodzených reakcií medzi vodou a minerálmi bohatými na železo v zemskej kôre. Pomaly sa pohybuje cez vrstvy hornín a môže sa hromadiť v podzemných kapsách, podobne ako zemný plyn. Jeho ťažba zahŕňa nájdenie vhodných lokalít, vŕtanie a separáciu vodíka – rovnako ako pri výrobe zemného plynu.
Aby ťažba vodíka mala negatívny emisný profil, CO2 sa môže zmiešať s vodou a vstreknúť do hornín. CO2 zostáva zachytený, zatiaľ čo voda reaguje so železom a vytvára vodík. Voda bohatá na vodík sa potom čerpá späť cez okolité studne. Tento proces v podstate napodobňuje ten, ktorým sa vodík prirodzene produkuje, ozrejmila štúdia IGU.
Priemyselné rozšírenie
Správa zdôrazňuje kľúčovú úlohu nízkouhlíkových plynových technológií pri dosahovaní nulových emisií a zároveň riešení širších spoločenských výziev. „Tieto inovácie ponúkajú komplexné výhody,“ povedal Leroy a poukázal na to, ako môžu zlepšiť nakladanie s odpadom, znížiť závislosť od chemických hnojív a podporiť dostupnosť energie.
Napriek svojmu sľubnému potenciálu čelí rozšírenie týchto technológií určitým prekážkam. Jednou z kľúčových výziev je rozvoj dodávateľských reťazcov na zber poľnohospodárskeho a priemyselného odpadu za nízke náklady. Kritické je tiež prelomenie stavu, ktoré štúdia nazýva inštitucionálne „silá“. Tvorcovia politík v oblasti energetiky a poľnohospodárstva a priemyselné odvetvia v rámci neho medzi sebou dostatočne nekomunikujú a nespolupracujú. „Dosahuje sa pokrok, ale spolupráca sa musí zlepšiť, aby sa tieto riešenia mohli plne realizovať,“ zdôrazňuje Leroy.
Spôsob uvažovania o tom, ako možno vyrábať udržateľnú energiu, sa rýchlo mení. Technológie ako hydrotermálna gasifikácia, ktoré boli pred niekoľkými rokmi relatívne neznáme, si teraz získavajú popularitu medzi spoločnosťami zaoberajúcimi sa úpravou vody, povedal Leroy. „Myšlienka, že tento odpad sa môže stať cenným zdrojom,predstavuje nový spôsob uvažovania,“ dodal.
Inovácia v oblasti nízkouhlíkovej plynnej energie musí pokračovať a prístup k financovaniu a podpornému politickému prostrediu je kľúčový pre zvýšenie investícií do technológií dekarbonizácie, zdôrazňuje správa. Súčasne by sa mali zachovať aj investície do zemného plynu – ako do dodávok, tak do infraštruktúry, ktorá v priebehu času môže čoraz viac prepravovať nízkouhlíkové plyny. „Iba tak môžeme zabezpečiť, aby sa priority energetickej bezpečnosti a energetickej transformácie navzájom nepodkopávali,“ uzavrela správa IGU.