Ученые для будущей Австрии
Мартин Ауэр
Каждое решение создает новые проблемы. Чтобы сдержать климатический кризис, мы должны как можно скорее прекратить сжигать уголь, нефть и газ. Но нефть и природный газ обычно содержат от 1 до 3 процентов серы. И эта сера нужна. А именно в производстве фосфорных удобрений и в добыче металлов, необходимых для новых зеленых технологий, от фотоэлектрических систем до аккумуляторов для электромобилей.
В настоящее время в мире ежегодно используется 246 миллионов тонн серной кислоты. Более 80 процентов серы, используемой во всем мире, поступает из ископаемого топлива. В настоящее время сера является отходом очистки ископаемых продуктов для ограничения выбросов диоксида серы, вызывающих кислотные дожди. Поэтапный отказ от этих видов топлива резко сократит предложение серы, в то время как спрос возрастет.
Марк Маслин — профессор наук о системе Земля в Университетском колледже Лондона. Исследование, проведенное под его руководством[1] обнаружил, что поэтапный отказ от ископаемого топлива, необходимый для достижения цели нулевого нетто, приведет к недостатку до 2040 миллионов тонн серы к 320 году, больше, чем мы используем сегодня ежегодно. Это приведет к увеличению цены на серную кислоту. Эти цены могут быть более легко поглощены высокодоходными «зелеными» отраслями, чем производителями удобрений. Это, в свою очередь, приведет к удорожанию удобрений и продуктов питания. Мелкие производители в более бедных странах, в частности, могут позволить себе меньше удобрений, и их урожайность снизится.
Сера содержится во многих продуктах, от автомобильных шин до бумаги и стирального порошка. Но наиболее важным его применением является химическая промышленность, где серная кислота используется для разрушения широкого спектра материалов.
Быстрый рост низкоуглеродных технологий, таких как высокопроизводительные аккумуляторы, двигатели для легковых автомобилей или солнечные батареи, приведет к увеличению добычи полезных ископаемых, особенно руд, содержащих кобальт и никель. К 2 году спрос на кобальт может увеличиться на 2050 процентов, на никель — на 460 процентов, а на неодим — на 99 процентов. Все эти металлы в настоящее время извлекаются с использованием большого количества серной кислоты.
Увеличение населения мира и изменение пищевых привычек также увеличит спрос на серную кислоту в производстве удобрений.
Несмотря на то, что имеются огромные запасы сульфатных минералов, сульфидов железа и элементарной серы, в том числе в вулканических породах, для их извлечения необходимо резко расширить добычу полезных ископаемых. Преобразование сульфатов в серу требует много энергии и приводит к большим выбросам CO2 при использовании современных методов. Добыча и переработка серы и сульфидных минералов может быть источником загрязнения воздуха, почвы и воды, подкисления поверхностных и грунтовых вод и выделения токсинов, таких как мышьяк, таллий и ртуть. А интенсивная добыча всегда связана с проблемами прав человека.
переработка и инновации
Поэтому необходимо найти новые источники серы, не связанные с ископаемым топливом. Кроме того, потребность в сере должна быть снижена за счет вторичной переработки и инновационных промышленных процессов, в которых используется меньше серной кислоты.
Извлечение фосфатов из сточных вод и их переработка в удобрения сократит потребность в использовании серной кислоты для переработки фосфатных пород. Это помогло бы, с одной стороны, сохранить ограниченные запасы фосфоритов, а с другой стороны, уменьшить чрезмерное удобрение водоемов. Цветение водорослей, вызванное чрезмерным внесением удобрений, приводит к нехватке кислорода, что приводит к удушью рыб и растений.
Переработка большего количества литиевых батарей также поможет решить проблему. Разработка аккумуляторов и двигателей, использующих меньшее количество редких металлов, также уменьшит потребность в серной кислоте.
Хранение возобновляемой энергии без использования батарей с помощью таких технологий, как использование сжатого воздуха или силы тяжести или кинетической энергии маховиков и других инноваций, позволит сократить потребности как в серной кислоте, так и в ископаемом топливе, а также способствовать обезуглероживанию. В будущем бактерии можно будет использовать и для извлечения серы из сульфатов.
Поэтому национальная и международная политика должна также учитывать дефицит серы в будущем при планировании обезуглероживания путем поощрения вторичной переработки и поиска альтернативных источников с минимально возможными социальными и экологическими издержками.
Обложка: Прасанта Кр Дутта на Unsplash
Замечено: Фабиан Шипфер
[1] Маслин, М., Ван Херде, Л. и Дэй, С. (2022) Сера: потенциальный кризис ресурсов, который может задушить зеленые технологии и угрожать продовольственной безопасности по мере обезуглероживания мира. Географический журнал, 00, 1–8. Онлайн: https://rgs-ibg.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/geoj.12475
Этот пост был создан сообществом Option. Присоединяйтесь и отправьте сообщение!
