독일의 합성 액체 연료: 과거 경험과 신기술
합성 가솔린의 주요 생산자 중 하나인 Leuna-Werke 공장. 독일 연방 공화국 Bundesarchive 사진
독일에는 유전이 있지만 그 양은 매우 제한적입니다. 그 결과, 국가는 국가 안보를 위협할 수 있는 수입 석유 및 석유 제품의 공급에 심각하게 의존하고 있습니다. 먼 과거에는 사용 가능한 원료에서 합성 액체 연료를 생산함으로써 의존성 문제가 해결되었습니다. 이제 환경을 개선하기 위해 유사한 목적의 기술이 제공되고 있습니다.
오래된 기술
석유 제품을 대체하기 위해 액체 연료를 얻는 대체 방법에 대한 검색은 XX 세기의 1913 년에 시작되었습니다. 대량 사용에 적합한 최초의 기술은 XNUMX년 미래의 노벨상 수상자인 프리드리히 베르지오(Friedrich Bergius)에 의해 제안되었습니다. XNUMX년 후, 그는 새로운 공정을 사용하여 첫 번째 공장을 건설하고 가동했습니다. 그 후, berginization 방법을 사용할 권리는 대기업에 의해 인수되었습니다.
Bergius 공정에는 석탄이나 갈탄을 원료로 사용했습니다. 분쇄된 원료를 특수 첨가제 및 촉매 세트와 혼합하여 현탁액을 제조했습니다. 후자는 석탄을 사용하여 얻은 수소와 혼합 한 다음 최대 450-485 ° C의 온도와 최대 500-700 atm의 압력을 유지하는 화학 반응기에 공급되었습니다.
산출물은 합성 원유를 생산했습니다 - 경유, 디젤 연료, 여러 가스 및 기타 구성 요소의 혼합물. 이 중간 생성물은 중간 및 중유, 가솔린 및 가스를 회수하기 위해 처리되었습니다.
Leuna-Werke의 가솔린 광고. 그래픽 LW / Wikimedia Commons
1926년 화학자 Franz Fischer와 Hans Tropsch는 장점이 있는 대체 기술을 제안했습니다. 그래서 독일이 많이 보유하고 있던 무연탄과 갈탄을 모두 원료로 사용할 수 있게 되었습니다. XNUMX 대 말까지, 소위. Fischer-Tropsch 프로세스는 다양한 기업에서 마스터했으며 국가에 필요한 연료를 제공했습니다. 동시에 기술을 개선하기 위한 다양한 방법이 제안되었습니다.
Fischer-Tropsch 프로세스는 소위 개발로 시작되었습니다. 합성 가스 또는 수성 가스 - 일산화탄소와 수소의 혼합물. 분쇄된 석탄을 과열 증기로 처리하여 얻은 것입니다. 합성 가스는 다른 방법으로 얻을 수 있습니다. 내연 기관에 즉시 사용할 수 있습니다. 또한 합성가스를 다른 물질과 혼합하여 액체연료로 전환하였다. 이 기술을 통해 다양한 유형의 연료를 얻을 수 있었지만 경제적으로 타당한 것은 합성 휘발유뿐이었습니다.
실제 프로세스
Bergius 공정은 10년대 중반부터 산업계에서 사용되어 왔으며, 12-XNUMX년 후 Fischer-Tropsch 방법의 도입이 시작되었습니다. 두 기술 모두 원래의 형태와 변형된 형태로 잘 드러났고 국가 경제와 군대에 액체 연료를 제공하는 데 어느 정도 기여했습니다. 그러나 독일 전체 소비에서 합성 휘발유와 오일이 차지하는 비중은 일정 시점까지 미미했다. 그 기간 동안 국가는 외국 석유 및 석유 제품 구매에 의존했습니다.
나치 독일에서 휘발유의 주요 소비자 중 하나는 Luftwaffe였습니다. 독일 연방 공화국 Bundesarchive 사진
상황은 나치가 집권하면서 바뀌기 시작했습니다. 1936년에 합성 연료 생산 개발 프로그램이 채택되었습니다. 두 가지 주요 프로세스에서 운영되는 여러 개의 새로운 공장을 건설할 계획이었습니다. 그들은 수입의 필요성을 줄이는 동시에 연료의 전체 생산량을 증가시켜야 했습니다. IG Farben 대기업의 모든 대규모 조직이 이 작업에 참여했습니다.
새로운 건설의 첫 번째 공장은 1938년에 작업을 시작했으며 "베르진화"를 사용했습니다. 1939년에 여러 공장이 Fischer-Tropsch 방법을 사용하여 시작되었습니다. 이미 1940 년에 새로운 연료 생산은 하루 70-80 배럴 수준에 도달했습니다. 이는 당시 국가 수요의 1944분의 25을 충당하기에 충분했습니다. 이후 업계 지표가 상승했다. 최고조는 5,7년으로 60개 공장에서 XNUMX만 톤의 연료를 생산했습니다. 동시에 생산은 그다지 경제적이지 않았습니다. 기록적인 연간 연료 생산량에는 약 XNUMX천만 톤의 석탄이 필요했습니다.
생산과 함께 노동자에 대한 수요도 증가했습니다. 1941년부터 이 문제는 노예 노동을 통해 해결되었습니다. 전쟁 포로와 강제 수용소 포로가 공장 노동자가 되었습니다. 나치는 노동 조건을 개선하거나 안전 예방 조치를 준수하는 것에 대해 생각조차하지 않았습니다. 그 결과 강제노동자의 상당수가 중독과 부상으로 사망했고 다른 일부는 건강을 해쳤다.
1944년 XNUMX월 영국 항공 독일과 점령지에서 합성 연료 공장과 저장 시설에 대한 정기적인 파업을 시작했습니다. 몇 달에 걸친 폭격은 산업에 돌이킬 수 없는 피해를 입혔고 나치의 지위를 악화시키는 데에도 기여했습니다. 1945년 봄, 나머지 합성 연료 생산 공장은 가동을 멈췄습니다. 승리한 국가는 이 생산을 복원하는 것이 금지되었습니다.
Werlte의 새로운 "환경 친화적" 공장. 애트모스타르 사진
환경 목표
전후 기간에 두 독일은 외국 석유에 접근할 수 있었고 필요한 양만큼 받을 수 있었습니다. 자체 예금도 탐색 및 개발되었습니다. 이 모든 것은 전체적으로 독일 연방 공화국과 독일 민주 공화국의 액체 연료에 대한 요구를 충족시켰고, 또한 수년 동안 합성 연료 생산을 기억조차 하지 않는 것을 가능하게 했습니다.
그러나 융합기술이 다시 주목받고 있지만 경제적인 이유는 아니다. 이제 그들은 생태적 상황의 개선에 기여해야 합니다. 독일의 비영리 단체 Atmosfair는 연방 환경부, Siemens 및 기타 여러 조직의 지원을 받아 항공 등유 생산을 위한 "친환경" 공장 프로젝트를 개발 및 구현했습니다. 이 회사는 Werlte(Lower Saxony) 코뮌에 설립되었으며 최근에 운영을 시작했습니다.
공장은 개선된 Fischer-Tropsch 공정을 사용해야 합니다. 대기와 바이오가스 공장에서 나오는 이산화탄소는 합성유 생산을 위한 원료로 사용됩니다. 수소는 지역 저수지의 물에서 전기분해에 의해 생산될 것입니다. 기업은 가장 가까운 풍력 발전 단지에서 전기를 받습니다. 생성된 원유는 항공 등유로 증류됩니다.
2022년 초까지 Atmosfair 공장은 설계 용량(하루 약 8배럴)에 도달해야 합니다. 이러한 연료는 대략적인 비용이 듭니다. "단순한" 등유보다 훨씬 많은 리터당 5유로. 그러나 프로젝트의 저자들은 환경적 이점을 추구하고 있습니다. 그들은 연료 생산을 위한 원자재와 에너지를 환경에서 가져옴을 나타냅니다. 이 때문에 등유를 태울 때 생산 단계에서 사용한 것과 같은 양의 탄소가 대기 중으로 배출됩니다. 물질의 균형은 변하지 않아 자연에 이롭다.
공장이 경쟁업체를 우회할 수 있는지 여부는 큰 문제입니다. 애트모스타르 사진
Atmostar는 새로운 합성 연료가 미래에 경제적으로 실현 가능하게 될 것이라고 믿습니다. 그러나 이를 위해서는 화석연료에 대한 추가 세금을 부과하여 요구되는 수준까지 가격을 인상할 필요가 있다. 이러한 상황에서 합성 등유는 경쟁력을 갖추고 투자자를 유치할 것입니다. 포함하여 생산을 확장하는 것도 가능합니다. 새로운 유형의 제품 출시와 함께.
요구 사항 및 이점
따라서 지난 몇 세기 동안 독일은 합성 액체 연료의 생산과 전통적인 석유 제품의 대체에 대한 방대한 과학 기술 경험을 축적했습니다. 먼 과거에는 그러한 기술에 대한 필요성이 실제로 사라졌지만 이제는 새로운 기반과 다른 이데올로기 적 근거로이를 부활시킬 것을 제안합니다.
최근 뉴스 녹색 식물은 약간의 관심을 가지지만 연료 구매자나 투자자의 관심을 끌 것 같지 않습니다. 모든 독창적인 아이디어에도 불구하고 Atmosfair 등유는 경제적으로 실행 가능하지 않으며 화석 오일 연료와 경쟁할 수 없습니다.
상황은 기존 기업과 그 고객을 타격할 수 있는 새로운 불공정한 제한이 도입되어야만 그에게 유리하게 바뀔 수 있습니다. 독일이 현재의 환경 아이디어를 위해 기존 산업과 기반 시설을 희생할지 여부는 시간이 말해줄 것입니다.
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