В нескольких словах
Беатрис Рольдан, директор Института Макса Планка, рассказывает о перспективах использования «зеленого водорода» как источника чистой энергии. Испания, обладая большим потенциалом в области возобновляемых источников энергии, может стать лидером в производстве «жидкого солнца», но для этого необходимо преодолеть бюрократические барьеры и обеспечить долгосрочное финансирование научных исследований. Энергетический переход потребует сотрудничества между промышленностью, учеными и правительствами, а также осознания необходимости инвестиций в чистую энергию, несмотря на возможные краткосрочные издержки.
Весной 1915 года выдающийся немецкий химик Клара Иммервар вышла в сад и выстрелила себе в грудь. Она умерла на руках у сына два часа спустя. Иммервар была замужем за Фрицем Габером, одним из ученых, наиболее ярко воплотивших потенциал науки как для добра, так и для зла. Габер получил Нобелевскую премию по химии в 1918 году за изобретение синтеза аммиака из воздуха с использованием системы высокого давления и катализаторов. Миллиарды людей во всем мире были спасены от голодной смерти благодаря сельскохозяйственным удобрениям, полученным в результате этого изобретения. В свое время Габера провозгласили мессией за превращение «воздуха в хлеб».
Хотя причины ее смерти не ясны, возможно, Клару Иммервар терзала резня, вызванная другим изобретением ее мужа во время Первой мировой войны: смертоносным газом. Сам Габер отправился на бельгийский фронт, чтобы контролировать первую атаку с применением этого нового оружия, в результате которой погибли тысячи солдат. На следующий день после самоубийства жены Габер — ярый патриот — отправился на русский фронт, чтобы возглавить очередную химическую атаку.
Более века спустя астурийский физик Беатрис Рольдан возглавляет Институт Фрица Габера Общества Макса Планка в Берлине. Это современный исследовательский центр, где около 400 ученых ищут крупные достижения для общества, подобные достижениям Габера, но без повторения его ошибок.
Рольдан выросла в горнодобывающем бассейне Астурии. Ее дедушка и бабушка работали, добывая уголь из шахт, и один из них умер от силикоза. Ее научная цель — добиться новой эры более чистой и менее вредной энергии благодаря использованию наноматериалов, которые могут поддерживать эффективные химические реакции. Кроме того, Рольдан является советником правительства Германии по возобновляемым источникам энергии и другом другого физика, Ангелы Меркель, которая была канцлером Германии в течение 16 лет.
В этом месяце Рольдан получит Премию Ассоциации испанских ученых в Швеции и Фонда Маргариты Салас для исследователей из нашей страны, получивших признанное влияние на международном уровне. В этом интервью Джерело новини астурийская ученая объясняет так же хорошо науку, лежащую в основе зеленого водорода, политические решения, которые ввергли Германию в глубокий энергетический кризис, и причины, по которым Испания не является мировым лидером в области возобновляемых источников энергии, хотя у нее есть все необходимое для этого.
Вопрос: Вы часто цитируете Жюля Верна в начале своих лекций, почему?
Ответ: Верн предсказал, что вода заменит уголь в качестве источника энергии благодаря разделению кислорода и водорода. Открытие диссоциации воды для производства зеленого водорода было сделано сотни лет назад, но его не пытались индустриализировать. Уголь имеет такую высокую энергетическую плотность и было так много запасов, что никто не думал о том, чтобы делать что-то еще. Никто не думал о последствиях, которые это будет иметь для изменения климата, мы обнаружили это только со временем. Но еще в 19 веке в романе Верна «Таинственный остров» говорилось, что это произойдет в будущем.
В: И это будущее возможно?
О: Да. Я много лет разрабатываю новые материалы для облегчения химических реакций. В частности, мы ищем катализаторы, которые представляют собой материалы, которые не используются и не разрушаются во время химической реакции, но помогают сделать ее более быстрой и эффективной.
В: Можете привести пример?
О: Мы берем вредный газ, диоксид углерода, ответственный за парниковый эффект, объединяем его в процессы термического катализа с водородом и превращаем его в топливо, метанол.
В: И это более чистый процесс?
О: Конечно. Проблема в том, что до сих пор использовался синий водород, который получают из метана. Мы используем зеленый водород, извлеченный из воды с использованием процесса электрического катализа. CO₂ является отходом промышленности, но если вы объедините оба соединения, вы можете получить продукт водорода, который уже является зеленым, из которого можно производить топливо. С помощью этих методов мы также можем сделать экологичным производство аммиака.
В: То, что сделал Фриц Габер?
О: Многие из его процессов очень важны сейчас. Например, водород имеет очень низкую энергетическую плотность, и его очень трудно транспортировать в виде газа. Поэтому мы превращаем его в аммиак с помощью каталитических процессов. И этот материал мы можем транспортировать в виде жидкости по морю, дороге, трубопроводам, гораздо проще.
Астурийский физик Беатрис Рольдан, директор Института Макса Габера в Германии. JUAN BARBOSA
В: Следуя примеру основателя вашего института, как далеко мы от того, чтобы снова делать хлеб из света?
О: Технология диссоциации воды уже существует, но ведется работа по оптимизации процессов и материалов, чтобы сделать их более устойчивыми и долговечными. Иридий, хотя и эффективен, дефицитен и очень дорог, поэтому мы ищем альтернативы, такие как оксиды железа, кобальта и никеля. С войной на Украине и сокращением поставок газа Германия ускорила свой переход на зеленый водород. Однако, хотя страна производит почти 50% своей электроэнергии за счет возобновляемых источников, этого недостаточно для покрытия всего ее спроса на энергию, особенно для ее мощной химической промышленности.
В: Вы говорите, что Испания находится в лучшем положении, почему?
О: Испания находится в привилегированном положении, потому что у нее гораздо больше солнца и ветра. Это страна с наибольшим потенциалом в Европе для производства того, что я называю «жидким солнцем». Это превращение солнца в электроны, в электричество, и с его помощью проведение каталитических процессов для производства зеленого водорода. С другой стороны, у Германии есть передовые технологии для электролиза, но ей не хватает достаточных возобновляемых ресурсов. Глобальный переход требует европейского сотрудничества: юг поставляет возобновляемую энергию, а север разрабатывает технологии и инфраструктуру. Чтобы быть конкурентоспособной, Европа должна ускорить этот переход, построив больше инфраструктуры.
В: В Испании всегда было солнце и ветер, что она сделала не так?
О: Она начала инвестировать слишком поздно. И потому, что начинают одно дело и не заканчивают его. То же самое произошло и в Германии. Пока не прекратили поставки российского газа из-за войны на Украине, всерьез не начали разрабатывать альтернативы. Испания обладает большим потенциалом в области возобновляемых источников энергии, но сталкивается с бюрократическими барьерами, которые замедляют ее развитие. Несмотря на высокий солнечный и ветровой потенциал, электроэнергия остается очень дорогой. Компании стремятся превращать энергию в водород и аммиак для промышленных целей, но разрешения занимают слишком много времени.
В: Будет ли чистая энергия дороже?
О: Да, будет дороже, но у нас нет другого выбора. Изменение климата убивает людей. В Европе мы не осознавали этого из-за нашего привилегированного положения, но теперь мы начинаем чувствовать это с наводнениями в Германии, смертями от даны в Валенсии. Если мы ничего не сделаем, мы опустыним и умрем. Будут климатические беженцы и войны из-за климата. Энергетический переход займет больше времени, чем предполагалось.
В: Можно ли успеть вовремя, чтобы избежать самых катастрофических последствий?
О: Я думаю, что да. Но нужно осознавать, что нам придется платить больше в краткосрочной перспективе, и что существует единственное решение. Строительство электромобиля сейчас имеет очень высокие выбросы CO₂. И у какой страны есть электрическая сеть, которая может выдержать, что мы все перейдем на электричество? Ни у одной. Точно так же пока нет достаточного количества зеленого водорода для всех возможных применений. Одна вещь, о которой говорят очень плохо, это сказать, что мы собираемся декарбонизировать общество. Это означает, что мы собираемся истребить общество, потому что мы сделаны из атомов углерода. Единственное, что мы можем сделать, это дефоссилизировать наше общество.
В: Какую роль играют энергетические компании?
О: Энергетические компании — это те, кто инвестирует в зеленый водород. Если компания производит топливо, если она отвечает за распределение и продажу, в конечном итоге она может делать все, что захочет, с ценами. Поэтому переход требует сотрудничества между промышленностью, учеными и правительствами. Государство должно гарантировать распределение энергии и не допускать, чтобы частные компании контролировали цены и доступ.
В: Какова роль ученых?
О: Один из тех, о которых не так много говорят, — это хорошо консультировать свои правительства. Я консультирую правительство Германии по вопросам энергетического перехода. Мне кажется очень хорошей новостью, что Испания также включила советников в исполнительную власть.
В: Прислушиваются ли к вам правители в Германии?
О: Самое сложное — удерживать их внимание. В Германии было много осведомленности о зеленом водороде, но сейчас они забывают об этом. Не может быть, чтобы энергетическая политика менялась каждый раз, когда приходит новое правительство, но это происходит в любой стране. Кроме того, они должны понимать, что достижения являются результатом фундаментальных исследований, которые приносят плоды в долгосрочной перспективе, а не через два или три года. Технология, на которой основан зеленый водород, была разработана в 1780 году, но мы применяем ее сейчас, отчасти потому, что до сих пор не было интереса.
В: Что они должны предложить вам, чтобы вы вернулись в Испанию для проведения исследований?
О: Средства в долгосрочной перспективе. Когда меня наняли в Max Planck, мне сказали: «Мы верим в тебя с этого момента и до выхода на пенсию». Сейчас у меня три здания для моих исследований, только моего отдела. Нас 140 человек. В Испании центры передового опыта Северо Очоа имеют финансирование в размере четырех миллионов евро на четыре года. У нас такой же бюджет каждый год.