Ropa z węgla - prawdy i mity

Różnego rodzaju doniesienia informują, że fabryka paliw silnikowych na bazie węgla przetwarzać będzie 15 milionów ton węgla na rok, że zostanie zbudowana w Firmie Chemicznej Dwory w Oświęcimiu kosztem 4 miliardów euro, i że wytwarzane paliwo będzie cenowo konkurencyjne w stosunku do paliw silnikowych wytwarzanych z ropy.

Na ile informacje te są wiarygodne? Czy możliwe i zasadne jest budowanie w Polsce zakładu syntezy paliw płynnych?Wytwarzanie paliw silnikowych na drodze upłynniania paliw stałych (węgiel kamienny, brunatny) nie jest techniczną nowinką. Synteza paliw płynnych z węgla rozwinęła się na początku ubiegłego stulecia wraz z dynamicznie rozwijającymi się wówczas technologiami karbochemicznymi. Na drodze chemicznego przetwórstwa węgla produkowano wówczas praktycznie wszystko: nawozy sztuczne, farmaceutyki, tworzywa syntetyczne, rozpuszczalniki, woski, alkohole, a także paliwa płynne.

Na początku lat czterdziestych ubiegłego wieku w świecie pracowało 14 zakładów produkujących paliwa płynne z węgla, w tym w Niemczech 9, w Japonii 3, we Francji 1 i w Mandżurii 1. Zdolność produkcyjna niemieckich wytwórni wynosiła wówczas 750 000 ton/rok paliw syntetycznych, a produkcja roczna była na poziomie 620 000 ton/rok. Japonia w trzech swoich zakładach produkowała rocznie 110 000 ton paliw syntetycznych rocznie.

Diabeł tkwi w szczegółach

Odkrycie nowych, bogatych złóż ropy na świecie, bardzo niski koszt jej wydobycia i związane z tym niskie ceny tego surowca doprowadziły do przełomowych zmian w technologii chemicznej i spowodowały ukierunkowanie jej na przetwórstwo petrochemiczne. Konsekwencją tego był praktyczny zanik technologii karbochemicznych, niekonkurencyjnych w stosunku do przetwórstwa ropy. Na początku lat pięćdziesiątych wszystkie pracujące wytwórnie paliw płynnych bazujących na węglu zostały zamknięte.

Nie oznacza to, że zaniechano technologii wytwarzania paliw płynnych z węgla. Ze względu na embargo nałożone przez ONZ na dostawę ropy i produktów ropopochodnych w 1950 roku, w Republice Południowej Afryki powołana została firma SASOL (South African Synthetic Oil Limited), która w roku 1955 uruchomiła wytwórnię paliw silnikowych z węgla z wykorzystaniem syntezy Fischera-Tropscha.

Korzystając z taniego surowca (odkrywkowe kopalnie węgla kamiennego) oraz działając w separacji od światowego rynku ropy naftowej, firma SASOL osiągnęła wyjątkowo korzystne wyniki ekonomiczne. Umożliwiły one podjęcie decyzji o budowie kolejnych zakładów. W roku 1980 uruchomiono zakład SASOL II, a w roku 1982 - SASOL III. Łącznie zakłady te produkują dziennie około 150 tys. baryłek paliw płynnych i chemikaliów.

Wykorzystywana w tych zakładach technologia syntez praktycznie nie różni się od stosowanej w Europie w okresie przedwojennym. Nowe rozwiązania procesów technologicznych sprawiły natomiast, że charakteryzuje się ona dzisiaj znacznie wyższą efektywnością oraz wyższą sprawnością energetyczną.

Nie istnieją obecnie żadne bariery techniczne ograniczające szerokie wykorzystanie syntezy Fiszera-Tropscha. Tym samym nie ma przeszkód technicznych budowy wytwórni paliw płynnych z węgla w Polsce. Podstawą podejmowania decyzji inwestycyjnych w tym zakresie nie są jednak uwarunkowania techniczne lecz efektywność ekonomiczna produkcji.

Mimo faktu, że ceny ropy naftowej rosną nieustannie, żadne światowe koncerny paliwowe i chemiczne nie podjęły dotychczas decyzji o budowie zakładu syntezy Fischera-Tropscha. Na początku lat dziewięćdziesiątych amerykanie ocenili, że w warunkach amerykańskich produkcja paliw płynnych z węgla będzie opłacalna, gdy cena ropy osiągnie 38 dol./baryłkę. Mimo że bariera ta została przekroczona już dawno, nadal brak jakichkolwiek informacji na temat planowanej budowy zakładu syntezy paliw płynnych w USA. Jak dotychczas jedynie Chiny podjęły inicjatywę budowy pilotowego zakładu syntezy Fischera-Tropscha, który ma być uruchomiony w 2007 roku.

Sądzić należy zatem, że paliwa płynne pozyskiwane z ropy są nadal konkurencyjne cenowo w stosunku do paliw wytwarzanych na drodze syntezy. Przypomnieć tu należy wygłoszoną pod koniec lat czterdziestych ubiegłego stulecia opinię wybitnego polskiego chemika-technologa, również wybitnego znawcy zagadnień ekonomiki przemysłu chemicznego, profesora Stanisława Bretsznajdera, który zdefiniował "prawo dwóch" określające że: "wytwarzanie paliw płynnych z węgla będzie ekonomicznie uzasadnione, gdy cena 2 ton węgla będzie niższa od ceny 1 baryłki ropy". Stwierdzić należy, że prawo to jest nadal aktualne.

Wysoki koszt syntezy paliw płynnych w stosunku do paliw pozyskiwanych z ropy potwierdzają również informacje prasowe ostatnich tygodni, w których różni eksperci szacują, że koszt wytwarzania benzyny z węgla będzie zawierał się w granicach 1,60 - 2,0 zł za litr. Trudno odnieść się krytycznie do wyliczonych wartości nie mając dostępu do tych obliczeń. Nie wiadomo na przykład, czy koszty te uwzględniają również bardzo wysoki koszt utrzymania i odtwarzania potencjału wydobywczego węgla, koszty ochrony środowiska itp. Niemniej przyjąć należy, że koszt wytworzenia paliwa na drodze syntezy na poziomie zbliżonym do 2 zł za litr jest wiarygodny. W takiej sytuacji, przy zachowaniu istniejących pośrednich kosztów dystrybucji i istniejących obciążeń podatkowych cena takiego paliwa na stacji benzynowej wynosiła będzie na poziomie 6 - 6,5 zł za litr. Zrównanie cen paliwa pozyskiwanego z ropy naftowej i z węgla wymagałaby zatem decyzji politycznych ograniczających pazerność fiskusa w łupieniu akcyzą paliw wytwarzanych na drodze syntezy.

Należy tu zwrócić uwagę, że uruchomienie syntezy Fischera-Tropscha zawsze związane było z decyzjami politycznymi. W Niemczech pod koniec lat trzydziestych ubiegłego stulecia budowa zakładów syntezy była możliwa na podstawie rządowych gwarancji cen na wytwarzane produkty. W zakładach SASOL produkcja uruchomiona została dzięki subwencjom rządowym. Można być przekonanym, że również budowa pilotowego zakładu syntezy Fischera-Tropscha w Chinach jest decyzją polityczną. Rząd chiński (czego eksperci światowi nie dostrzegają) zdaje sobie sprawę, że jedyna droga dalszego utrzymania dynamiki rozwoju gospodarczego tego kraju (dotyczy to również Indii) prowadzić musi przez rozwój przemysłu motoryzacyjnego, co z kolei spowoduje deficyt paliw płynnych na świecie. Powrót do starych technologii wytwarzania płynnych paliw syntetycznych jest w związku z powyższym nieuchronny i można się spodziewać że będziemy tego świadkami w najbliższym dziesięcioleciu.

U nas się opłaci!

Należy wrócić do postawionego na wstępie pytania, czy zasadne jest budowanie w Polsce zakładu syntezy Fischera-Tropscha? Odpowiedź na to pytanie może być jednoznaczna - tak. Średnio dobre uwarunkowania surowcowe dla wytwarzania paliw płynnych z węgla w kraju, przewidywany nieunikniony wzrost cen ropy naftowej na rynkach światowych oraz rysujący się w przewidywalnej perspektywie deficyt paliw płynnych na świecie są wystarczającym uzasadnieniem dla planowania budowy zakładu syntezy w kraju. Należy jednak mieć na uwadze, że w najbliższej przyszłości paliwa płynne uzyskiwane z ropy naftowej będą nadal konkurencyjne cenowo w stosunku do paliw syntetycznych, natomiast opłacalność wytwarzania paliw syntetycznych w dalszej perspektywie zależała będzie głównie od ceny węgla. Pozyskanie w związku z tym inwestora strategicznego dla budowy zakładu syntezy Fischera-Tropscha w Polsce będzie bardzo trudne i wręcz niemożliwe bez decyzji politycznych polegających na odpowiednim wsparciu lub udzieleniu gwarancji na szczeblu rządowym.

Pozostaje jeszcze bardzo istotny problem wielkości zakładu wytwarzania paliw płynnych na drodze syntezy Fischera-Tropscha. Czy doniesienia prasowe o planowaniu zakładu przerabiającego 15 milionów ton węgla na rok są wiarygodne i czy taka wielkość zakładu w warunkach Polski jest realna? Odpowiedź na to pytanie jest jednoznacznie negatywna. Opracowania przedprojektowe budowy zakładów przemysłowych wykazywać powinny nie tylko zasadność techniczną i ekonomiczną budowy ale także możliwość logistyczną i organizacyjną jego funkcjonowania. Sądzić należy że dotychczas problem ten w ogóle nie był analizowany mimo tego że może on warunkować sukces inwestycyjny.

Techniczne bariery

Po pierwsze wielkość przerobu węgla na poziomie 15 milionów ton rocznie wymaga regularnego dostarczania do zakładu około 1 700 ton węgla na godzinę, czyli w przybliżeniu jednego pociągu w harmonogramie godzinowym. W warunkach Polski, przy rozproszonym systemie wydobycia węgla istnieje bardzo duże ryzyko zakłóceń zaopatrzeniowych prowadzących do awarii systemów przetwarzania. Należy zwrócić uwagę, że zakłady SASOL dysponują własnymi kopalniami węgla, których zdolność wydobywcza blisko dwukrotnie przekracza zużycie węgla przez zakłady syntezy co zapewnia niezakłócony system zaopatrzenia.

Po drugie surowcem w syntezie Fischera-Tropscha jest nie tylko węgiel. Drugim podstawowym surowcem jest woda, która w procesie syntezy zużywana jest w przybliżeniu w ilości porównywalnej z ilością przerabianego węgla naturalnego. Zatem, przy zakładanej wielkości produkcji zakład zużywał będzie około 1 700 m3 wody na godzinę. Bezawaryjne zaopatrzenie zakładu w taką ilość wody stanowiło będzie ważny argument określenia jego lokalizacji a także poważny problem logistyczny jego funkcjonowania.

Po trzecie synteza Fischera-Tropscha nie jest procesem selektywnym. W wyniku syntezy obok produktów paliwowych uzyskuje się cały szereg produktów ubocznych, które w oddzielnych procesach przetwarzane są do poszukiwanych surowców chemicznych. Zakłady SASOL obok paliw wytwarzają ponad 200 chemikaliów a przychody z ich sprzedaży przekraczają przychody ze sprzedaży paliwa. Budowa dużego zakładu syntezy Fischera-Tropscha wymaga w związku z tym rozbudowy zakładu o instalacje przerobu ubocznych produktów syntezy. Dalszy przerób tych produktów w istniejących zakładach chemicznych podwyższa koszty ich pozyskiwania.

Wielkość budowanego zakładu syntezy Fischera-Tropscha będzie limitowana również innymi czynnikami jak np. możliwościami zagospodarowania żużla czy problematyką ochrony środowiska. Niemniej wymienione wcześniej będą miały zasadniczy wpływ na jego efektywność i bezawaryjną pracę. Biorąc pod uwagę tylko dwa pierwsze uwarunkowania dotyczące bezawaryjnego zabezpieczenia w podstawowe surowce (węgiel i woda) graniczną wielkość efektywnie funkcjonującego zakładu w warunkach Polski ocenić należy na poziomie przerobu 5 milionów ton węgla na rok.

DR. Alfred Tramer ,ekspert z Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla z Zabrza