Woda, wodór i węgiel to zasoby, wokół których urosły rynki warte miliardy dolarów. Polska posiada szczególny potencjał do rozwoju gospodarki wodorowej. Może też pretendować do roli lidera w zakresie technologii nanowęglowych. To wnioski z raportu „Świat 3W. Rzeczywistość i przyszłość”

W trzeciej odsłonie raportu przygotowanego przez Bank Gospodarstwa Krajowego we współpracy z ekspertami poddano analizie szanse i zagrożenia, z jakimi zmaga się globalne społeczeństwo w kontekście trzech zasobów – wody, wodoru i węgla, z uwzględnieniem perspektywy Polski.

Niebieskie złoto

W 2020 r. globalny rynek wody wyceniano na 800 mld dol. Według szacunków Raportu Global Water Market 2023 jego wartość wzrośnie do 2028 r. do poziomu ok. 1470 mld dol. Branża wodna, wraz z powiązanymi z nią gałęziami, tworzy sektor Blue Market, w którym woda stanowi główny obszar zainteresowania, badań naukowych i działań rozwojowo-inwestycyjnych. Woda staje się niebieskim złotem. Zapotrzebowanie na H2O rośnie, a jej zasoby i jakość maleją.

W Polsce roczne zużycie wody – według danych GUS z 2021 r. – wyniosło ok. 8845 hektometrów sześciennych. Najwięcej, bo 72 proc., pochłonęły cele przemysłowe, w tym energetyka. Za 18,5 proc. zużycia odpowiadała eksploatacja sieci wodociągowej, a za 9,5 proc. napełnianie i uzupełnianie stawów rybnych. W statystykach GUS nie jest ujmowane rolnictwo. Niemniej jednak na tle innych krajów widoczny jest wysoki udział przemysłu w zużyciu wody w Polsce, w tym energetyki opartej na węglu.

W przypadku sieci wodociągowych niemal 80 proc. dostarczanej wody zużywają gospodarstwa domowe. Na jednego mieszkańca gospodarstwa domowego w 2021 r. przypadały w Polsce średnio 34 m sześc. wody, czyli 93 l wody na osobę dziennie. To wzrost w stosunku do 2010 r., kiedy statystyczny Polak zużywał rocznie 31 m sześc. wody, ale nadal zużycie wody w przeliczeniu na jednego mieszkańca gospodarstwa domowego jest w Polsce stosunkowo niskie. Najwyższe występuje w Szwajcarii – 300 l na osobę dziennie, we Włoszech – 220 l oraz w Portugalii – 204 l – wyliczają autorzy raportu.

W Polsce woda i jej zasoby odgrywają fundamentalne znaczenie dla kondycji rolnictwa. W ostatnich kilkunastu latach plony polskich gospodarstw rolnych były istotnie mniejsze z powodu susz. Przeciętna roczna suma strat w trzech kategoriach upraw (bulwiaste, zboża, oleiste) oszacowana przy użyciu wskaźnika klimatycznego niedoboru wody wynosi ok. 3,9 mld zł, natomiast straty oszacowane z użyciem znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji (NDVI) mogły wynieść nawet 6,5 mld zł – wynika z publikacji.

Wodorowa czołówka

Rynek wodorowy przyciąga duże inwestycje w produkcję, sprzedaż, badania, rozwój i edukację. Wartość światowego rynku wodorowego w 2022 r., według Polskiego Instytutu Ekonomicznego, szacuje się na ok. 600 mld zł. Jego wartość do 2050 r. może się potroić w wyniku dekarbonizacji światowej gospodarki.

Według danych z 2022 r. na całym świecie zużywa się ok. 95 mln t wodoru rocznie, wartość ta rośnie przeciętnie o 3 proc. rok do roku. 99 proc. to wodór nieodnawialny, produkowany z paliw kopalnych. Niskoemisyjny stanowi jedynie 1 proc. globalnej produkcji. Wzrost ilości wytwarzanego nisko- i zeroemisyjnego wodoru wymaga produkcji elementów infrastruktury zdolnych do jego wytwarzania, przede wszystkim elektrolizerów – przypominają autorzy publikacji.

Dwa główne obszary zastosowania wodoru to chemia i rafinerie. Proces rafinacji odpowiada za 43 proc. zużycia wodoru, produkcja amoniaku za 34 proc., a metanolu to 17 proc. Natomiast 5 proc. pochłania produkcja stali.

Wodór ma szansę stać się częścią procesu dekarbonizacji globalnej gospodarki. Dla Europy ma być narzędziem, które pozwoli ograniczyć emisję CO2. Autorzy raportu wskazują, że z racji na wysokie zapotrzebowanie Europa będzie musiała dodatkowo importować wodór. Sama strategia wodorowa dla Europy neutralnej dla klimatu koncentruje się na przemyśle oraz transporcie. Towarzyszy jej też założenie, że produkcja wodoru będzie oparta na elektrolizie.

Kraje europejskie wyprodukowały w 2022 r. ok. 11,4 mln t wodoru. To niemal 31 t wodoru dziennie. Polska jest jednym z ważniejszych graczy na tym rynku w Europie. Jest trzecim największym producentem wodoru na Starym Kontynencie i odpowiada za jedną dziesiątą produkcji. Wyprzedzają nas jedynie Niemcy (19 proc.) i Holandia (13 proc.). W skali świata Polska jest piątym producentem wodoru. Rocznie nad Wisłą wytwarza się ok. 1,3 mln t wodoru. Zdecydowana większość pochodzi z paliw kopalnych i jest wykorzystywana do procesów przemysłowych. Dlatego istotny jest rozwój możliwości produkcji elektrolizerów w Polsce i plan zwiększenia ich dostępności w polskiej gospodarce.

Potencjał w technologiach nanowęglowych

Nauka wciąż odkrywa nowe odmiany węgla. Do diamentu i grafitu dołączyły fulereny, nanorurki węglowe, grafen i cyklokarbon.

Według analiz prowadzonych przez Precedence Research, przytoczonych w raporcie Idea 3W, wartość światowego rynku nanomateriałów węglowych w 2022 r. wynosiła ok. 3,6 mld dol. Spodziewany jest dalszy dynamiczny wzrost, który w latach 2023–2032 ma się rozwijać w tempie wynoszącym 27,5 proc., osiągając w 2032 r. wartość ok. 40,71 mld dol.

Autorzy raportu wskazują, że jednym z wyzwań w szacowaniu rynku nanomateriałów jest zdefiniowanie, czym dokładnie jest materiał „nano”. W tym celu wykorzystuje się zwykle zalecenie Komisji Europejskiej z 2011 r., na którego podstawie zidentyfikowano 92 materiały, substancje i mieszaniny wpisujące się w definicję nanomateriałów. 19 z nich, czyli ponad 20 proc., bazuje na węglu i są to materiały zawierające odpowiednio: fulereny (6), grafen (5), węgliki (3), bazowane na węglu (2), diamenty (1), inne (2) – czytamy w publikacji.

Polska jest czwartym europejskim rynkiem i największym rynkiem regionu Europy Środkowo- Wschodniej, dzięki czemu może pretendować do roli lidera w zakresie technologii nanowęglowych. W pierwszym kwartale 2023 r. nad Wisłą funkcjonowało ok. 90 spółek prowadzących projekty z wykorzystaniem lub przy wsparciu technologii na bazie odmian węgla. Spośród tych przedsiębiorstw, tylko 20 specjalizuje się bezpośrednio w obszarze węgla pierwiastkowego i rozwija technologie w tym zakresie. Są to głównie małe i średnie firmy oraz start-upy. W 2021 r. szacunkowa wartość nakładów na badania i rozwój w obszarze technologii węglowych w Polsce wyniosła ok. 100 mln zł.

W ocenie autorów raportu Polska ma potencjał do odgrywania znaczącej roli w rozwoju technologii węglowych, aby tak się stało, konieczne jest jednak opracowanie strategii uwzględniającej potencjał naukowy i badawczy polskich ośrodków naukowych, a także usprawniającej procesy komercjalizacji dokonywanych odkryć.

Udział w produkcji wodoru w Europie w 2020 r. / Dziennik Gazeta Prawna - wydanie cyfrowe