Startup, który napędza zmiany…

[#1]

Czy można rozwiązać jednocześnie dwa poważne problemy ekologiczne? Startup Hydrum chce udowodnić, że tak! Zapraszamy na rozmowę z Sebastianem Bandyckim, koordynatorem projektu, którego celem jest produkcja zielonego wodoru z zasolonych wód i odnawialnych źródeł energii (OZE).

Wodór często nazywany bywa „paliwem przyszłości”. Dlaczego w odniesieniu do tego pierwiastka posługujemy się właśnie tym mianem?

Obecnie funkcjonujemy i jeszcze przez dość długi czas funkcjonować będziemy w tzw. modelu liniowym. Wydobywamy molekuły: gazu, węgla czy ropy i w procesie różnego rodzaju transformacji energetycznych zmieniamy je na elektrony, czyli po prostu na prąd. Model ten ma bardzo dużo wad. Wymienię tylko kilka najważniejszych… Po pierwsze, wykorzystujemy źródła nieodnawialne, które kiedyś przestaną być dostępne. Po drugie, emitujemy niesamowite ilości CO2 czy metanu. Po trzecie, rozłożenie zasobów na świecie jest nierównomierne - są kraje, gdzie dostęp do nich jest duży i takie, gdzie prawie ich nie ma - a to powoduje uzależnianie jednych regionów od drugich.

Schemat ten trzeba zmienić - przejść na model zamknięty, zrównoważony. Oznacza to, że zamiast wydobywać molekuły, można  wykorzystywać siły natury i tę wielką elektrownię termojądrową, którą mamy nad głową a którą nazywamy słońcem. Środowisko jest jednak bardzo warunkowo zależne. Mamy pory roku, pory dnia, raz wieje, a raz nie… Pojawiają się więc dwa zasadnicze problemy. Raz, pozyskaną energię trzeba magazynować, stabilizować. Dwa, jako że dekarbonizacja musi dotykać różnych gałęzi gospodarki: produkcji, transportu, przemysłu ciężkiego, energetyki etc., potrzebujemy czegoś, co jednocześnie będzie nośnikiem energii i będzie mogło być wykorzystywane do produkcji paliw. I tutaj właśnie pojawia się wodór! Wodór produkowany w sposób zielony, czyli z energii odnawialnej, spełnia wszystkie potrzebne wymogi. Jest zielony, bo do jego produkcji potrzebujemy tylko prądu i wody. Jest ogólnie dostępny. Pozwala na odzyskiwanie energii i uzyskanie na powrót wody. Możemy z niego robić syntetyczne paliwa lub używać do napędzania silników przez zastosowanie fuel celli albo de facto spalanie. Możliwości są ogromne.

Elektroliza wody to proces znany od ponad dwóch wieków. Dlaczego więc napędy wodorowe - chociaż tak pilnie potrzebujemy alternatywnych, zielonych źródeł energii - wciąż są tak mało popularne, a przynajmniej dalekie od mainstreamu? Jak długo przyjdzie nam jeszcze poczekać na prawdziwą rewolucję w tym temacie?

Wodór przegrał walkę z towarami energetycznymi w postaci molekuł na samym początku transformacji, kiedy przechodziliśmy z pary wodnej na paliwa kopalne. Wynika to z tego, że do produkcji czystego wodoru potrzebujemy bardzo dużej ilości energii. Jest taki wzór, z którym wszyscy walczą: jeden kilogram wodoru wymaga 50 kilowatów energii i 9 litrów wody. Wodór rozwiązuje wiele problemów, ale jednocześnie pewne problemy tworzy. Chociaż jest bardzo energetyczny, bo jeden kilogram wodoru ma 33 kilowaty energii, jego gęstość energetyczna jest słaba - w normalnym ciśnieniu jeden kilogram wodoru zajmuje 11 metrów sześciennych. W 150-litrowym zbiorniku zmieścimy więc ledwie 6 kilogramów wodoru. Jeśli chcemy używać wodoru jako paliwa, trzeba go sprężać. A sprężanie to zawsze koszty, nawet 25-30% w paliwie. Już to wystarczy, aby model ekonomiczny zaczynał nam się chwiać. A do tego dochodzi jeszcze to, że wodór jest niesamowicie reakcyjny, bardzo szybko wiąże się z innymi pierwiastkami. Nie jest zatem łatwy w magazynowaniu i transportowaniu. Istnieje takie zjawisko jak korozja wodorowa. Wodór wypompowany do zwykłego zbiornika bardzo szybko połączy się z metalem i metal ten straci swoje właściwości, zacznie pękać itp. Potrzebne są też specjalne uszczelki, zawory, katalizatory. Wodoru nie można zacząć nagle spalać, bo pojawi się problem z tlenkami azotu - konieczne są odpowiednie palniki, kontrolowanie temperatury. Wymagań technologicznych, jak widać, jest tutaj mnóstwo.

Jeśli porównamy wyprodukowanie zielonego wodoru w procesie elektrolizy z wydobyciem węgla - czymś, co wyjątkowo dobrze znamy, co ma ponad stuletnią tradycję - to „na koniec dnia” okaże się, że to drugie działanie jest znacznie bardziej opłacalne ekonomicznie. Żeby zielony wodór się opłacał i jego cena za kilogram była atrakcyjna, wymagana jest duża ilość OZE w miksie energetycznym. A to pociąga za sobą konieczność wprowadzenia istotnych zmian. W przypadku Polski musielibyśmy zacząć chociażby od modernizacji sieci przesyłowych. Nie da się tak po prostu wymienić jednego łańcucha na drugi. A nad energetyką wodorową nie pochylaliśmy się zbytnio przez ostatnie dziesięciolecia, nie mamy na razie zbyt wielu takich game changerów. Ale od kilku lat wiemy już, że energetyka wodorowa będzie przynajmniej występowała obok istniejące modelu, i przeznaczane są na to ogromne środki.

Do produkcji zielonego wodoru chcecie wykorzystywać zasoloną i zanieczyszczoną wodę wypompowywaną z czynnych lub likwidowanych kopalni - wodę, która „normalnie” mogłaby trafić do cieków powierzchniowych i mocno przyczynić się do zanieczyszczenia środowiska. Można zatem powiedzieć, że rozwiązujecie dwa problemy za jednym zamachem?

Tak, taki był generalnie pomysł. Kiedy zaczęliśmy zajmować się energetyką wodorową, pierwszą rzeczą, jaka rzuciła nam się w oczy, było to, że nikt właściwie nie mówił o ujęciu wody. Zasoby wodonośne w Polsce są słabe, tylko cztery kraje w Unii Europejskiej mają mniej wysokiej jakości wody niż my. Trudno więc wyobrazić sobie, że po prostu wypompowujemy tę wodę z jakiegoś cennego zbiornika. Na razie problemu nie ma, bo projektów wodorowych nie ma w Polsce aż tak wiele i nie muszą się one o wodę „bić”. Ale gdy nagle zaczniemy przechodzić na energetykę wodorową i znacznik zużycia wody podskoczy nam o kilkaset procent, bo takie są założenia, to mogą pojawić się trudności, wąskie gardło.

Większość współczesnych elektrolizerów wymaga wody o bardzo wysokiej jakości. Sprawę nagłośniła niedawno niezależna norweska firma konsultacyjna. Zatrudnieni w niej specjaliści dostrzegli, że 85% projektów sponad 200 gigawatów w elektrolizerach, jakie osiągniemy w skali ogólnoświatowej do 2040 roku, jest planowanych w tzw. water stress regions, czyli w krajach takich jak Chile, Australia czy państwa afrykańskie. Pojawił się poważny konflikt, bo żeby obniżyć zapotrzebowanie energetyczne elektrolizerów, musimy dokładać do systemu jakiś system odsalania wody, z odwróconą osmozą czy w inny sposób. Odsolenie jednego metra sześciennego wody to koszt nawet dwóch-trzech dolarów. I tak cały model zaczyna się sypać… A przecież jest dużo innej wody, tzw. wody odpadowej, odprowadzanej z przemysłu wydobywczego czy chemicznego. I w tym miejscu rodzi się pytanie, czy moglibyśmy z tej zasolonej wody produkować w miarę czysty wodór. Technologie do elektrolizy wody zasolonej istnieją, to nie jest żadna nowość; w ten sposób produkuje się chlor. Ale chloru powstaje w tym procesie bardzo dużo, bo na jeden kilogram wodoru przypadałoby 40 kilogramów chloru. A chlor, chociaż jest gazem technicznym i produkcyjnym, jest też bardzo toksyczny i trudny w transportowaniu. Firmy, które produkują chlor, sprzedają go „tuż obok”, nie bawią się w jego przewożenie. Produkcja wodoru bez wymogu odsalania wody i niewytwarzanie przy okazji chloru to było coś, z czym chcieliśmy się zmierzyć. A jeśli możemy przy tym pomóc jakiejś firmie w zarządzaniu jej odpadami, to - tak jak wspomniałeś - pieczemy dwie pieczenie przy jednym ogniu. Dopiero wówczas, kiedy przychodzimy do kogoś, kto ma jakiś łańcuch produkcyjny, i proponujemy mu coś, co zmienia optykę danego procesu, np. właśnie przemienia odpad w produkt, budujemy prawdziwą gospodarkę cyrkularną.

Jak działa Wasz reaktor elektrolityczny i wodorowe magazyny energii HydroHub? Czym projekty te różnią się od dostępnych już rozwiązań i dla kogo są przeznaczone?

Zacznę od końca. Dla nas głównym klientem czy też odbiorcą naszej technologii jest każdy, kto ma zrzut zasolonej wody: kopalnie, przemysł wydobywczy i chemiczny. W polskich warunkach są to przede wszystkim duże spółki zajmujące się wydobyciem węgla. Ale warto podkreślić, że to nie jest problem tylko polski. W Stanach Zjednoczonych, gdzie właśnie prowadzimy wstępne rozmowy, występuje na przykład kłopot zwany AMD – acid mine drainage, czyli problem z zasoloną wodą w kopalniach.

O tym, co nas odróżnia od obecnych technologii, trochę już powiedziałem. Standardowe elektrolizery wymagają wody o bardzo wysokiej jakości, inaczej przestaną działać. Woda z kopalni mogłaby się do nich nadawać tylko pod warunkiem wcześniejszego odsolenia i oczyszczenia. Nikt jednak tego nie robi, bo to się zwyczajnie nie opłaca. Nasze rozwiązanie tego nie wymaga. Produkujemy wodór, tlen i sól warzoną bezpośrednio z tej wody.

Skąd pomysł, by zająć się właśnie produkcją wodoru?

Wszystko zaczęło się od pracy przy zupełnie innym projekcie. Zajmowaliśmy się - i w sumie zajmujemy po dziś dzień - projektowaniem drona. Jak w przypadku każdego bezzałogowego systemu powietrznego w pewnym momencie zetknęliśmy się z prostym problem: im dłużej chcemy latać, tym większa waga baterii czy zasobu energii. Kilka lat temu pojawiły się możliwości napędzania tego typu systemów przy pomocy wodoru. Weszliśmy razem z zespołem w tę tematykę. Rozważaliśmy, ile tego wodoru musielibyśmy produkować i skąd mielibyśmy wziąć na to energię. Okazało się, że użycie systemu elektrolizy, o którym wspominała już wówczas Unia Europejska, wiązało się z przeszkodą w postaci dostawy wody. Nie było to tak proste, jak nam się wydawało. Pojawiały się kwestie prawne, zasobów, uprawnień i tak dalej. Zaczęliśmy się zastanawiać, co by było, gdybyśmy mogli dostarczać sobie wodę z innego źródła… W tym samym czasie zaczęło się robić głośno o ekologicznym problemie zasolenia wód w Polsce. I tak po nitce do kłębka doszliśmy do miejsca, w którym jesteśmy teraz. 

Wyobrażam sobie, że do tak ambitnego przedsięwzięcia niezbędne jest zaangażowanie świetnych specjalistów z różnych dyscyplin... Kto tworzy zespół Hydrum?

Tak, nasz team jest dość interdyscyplinarny. Część zespołu przeszła ze wspomnianego przeze mnie projektu. Kiedy jednak weszliśmy w energetykę wodorową, zderzyliśmy się z tablicą pełną wzorów, których nikt z nas praktycznie nie rozumiał. Mogliśmy albo się tego nauczyć, albo poszukać kogoś, kto już się na tym zna. Zainteresowało się nami trzech profesorów: prof. Ginter Nawrat, prof. Paweł Nowak i prof. Tadeusz Chmielniak. Profesor Nawrat zaoferował, że zaprojektuje dla nas tego typu elektrolizę. Potraktował to jego pewnego rodzaju wyzwanie, które podsumuje lata jego doświadczeń i ekspertyz. Profesor Paweł Nowak wykonał niesamowitą pracę jeśli chodzi o zaprojektowanie systemu chemicznego, ocenę wody itp. A profesor Chmielniak, ikona energetyki wodorowej w Polsce, wziął na siebie rolę naszego mentora. Myślę, że udało nam się stworzyć bardzo piękny dialog między światem nauki i inżynierii.

Na jakim etapie jesteście teraz i jakie są Wasze plany na przyszłość?

Jesteśmy jeszcze na dość wczesnym etapie: zakończyliśmy prace laboratoryjne i przygotowujemy się do prototypu. Największe ilości zasolonych wód należą do spółek Skarbu Państwa. Dotykamy tu infrastruktury krytycznej i nie możemy pozwolić sobie na błędy, na przykład niezapewnienie ciągłości łańcucha dostaw. Pewną trudnością jest także to, że na dzisiaj nie ma wielu przepisów dotyczących zielonego wodoru: czym on właściwie jest, jak nim handlować itp. Ale jestem przekonany, że niebawem to się zmieni.

Odbywamy wiele rozmów, podczas których dowodzimy ekonomiki projektu. To, co zwykle robi się już „na żywym organizmie”, my musimy zrobić wcześniej. Potencjalny klient przygotował już nam warunku ramowe, które musimy spełniać, aby bilans ekonomiczny był opłacalny dla obu stron. Wkrótce powinniśmy zobaczyć, w jaki sposób wartości naukowe i techniczne mają się do wartości realnych.

Co doradzilibyście młodym naukowcom, którzy mają pomysł na biznes?

Green deal stwarza fenomenalną okazję do zmiany spojrzenia na odpad, który ma w swoim łańcuchu niemal każda firma. To może być zasolona woda, plastik czy cokolwiek innego. Tutaj czycha największa szansa dla pomysłowych przedsiębiorców. Zmiana odpadu w produkt przy pomocy odpowiedniego klocka technologicznego to jest najlepszy kierunek. Jeszcze jakiś czas temu bycie eko mogło być modą, teraz, w obliczu nacisku legislacyjnego, ETS, ESG, staje się koniecznością. Firmy bedą musiały być zielone, bo w przeciwnym wypadku ich produkt przestanie być atrakcyjny na rynku.

Jak, Waszym zdaniem, wygląda obecnie relacja między biznesem a ekologią?

Jeśli mamy produkt emisyjny, będziemy za niego płacić. Można więc powiedzieć, że scena biznesowa mierzy się z przymusem bycia eko. Ekologia staje się dla przedsiębiorców ważna głównie pod wpływem nacisku z góry, przymuszenia; działa tu odgórna grawitacja. Ale oczywiście ma to swoje jasne strony. Po pierwsze, na ekologicznych modelach można zarabiać. Jestem zdania, że jeśli optymalizujemy istniejący łańcuch, w ostatecznym rozrachunku wychodzimy na plus. Po drugie, jest to zwyczajnie dobre dla Ziemi i dla nas.

Z punktu widzenia zwykłego, szarego człowieka, powody, dla których biznes się zazielenia, nie są ważne; liczy się, żeby ta zmiana rzeczywiście zachodziła.

Dziękuję za rozmowę.

Dziękuję.