Stara hemija u novim bojama

Krajem septembra 2020. godine iz Saudijske Arabije je krenula prva svjetska pošiljka plavog amonijaka (1), koji je, prema izvještajima štampe, trebao biti korišten u elektranama za proizvodnju električne energije bez emisije ugljičnog dioksida. Za neupućene, ovo može izgledati pomalo misteriozno. Da li je došlo do novog čudesnog goriva?

Saudi Aramco, kompanija koja stoji iza ovog transporta, proizvodi goriva konverzijom ugljovodonika (tj. proizvodi dobiveni iz nafte) u vodonik, a zatim pretvaraju proizvod u amonijak, hvatajući nusproizvod ugljičnog dioksida. Dakle, amonijak skladišti vodonik, koji se još naziva i "plavim" vodonikom, za razliku od "zelenog" vodonika, koji dolazi iz obnovljivih izvora, a ne iz fosilnih goriva. Može se spaljivati ​​i kao gorivo u termoelektranama, što je važno, bez emisije ugljičnog dioksida.

Zašto je bolje čuvati i prenosi vodonik vezan u amonijaku nego samo čisti vodonik? “Amonijak je lakše ukapljivati ​​– kondenzira se na minus 33 stepena Celzijusa – i sadrži 1,7 puta više vodonika po kubnom metru od ukapljenog vodonika”, kaže investicijska banka HSBC u studiji koja podržava novu tehnologiju.

Саудовская Аравия, najveći svjetski izvoznik nafte, ulaže u tehnologiju za izdvajanje vodonika iz fosilnih goriva i pretvaranje proizvoda u amonijak. Američka kompanija Air Products & Chemicals Inc. U ljeto su potpisali ugovor sa saudijskom kompanijom ACWA Power International i organizacijama odgovornim za izgradnju budućeg futurističkog grada Neoma (2), koji kraljevstvo želi izgraditi na obali Crvenog mora. Prema sporazumu, biće izgrađena tvornica amonijaka na bazi vodonika, vrijedna XNUMX milijardi dolara, a pogonjena na obnovljive izvore energije.

2. Jedna od vizualizacija futurističkog saudijskog grada Neoma.

Poznato je da je vodonik čisto gorivo koje pri sagorijevanju ne proizvodi ništa osim vodene pare. Često se predstavlja kao odličan izvor zelene energije. Međutim, stvarnost je malo komplikovanija. Ukupna ravnoteža emisija vodonika je čista koliko i gorivo koje se koristi za njegovu proizvodnju. Uzimajući u obzir ukupni bilans emisija, razlikuju se vrste gasa kao što su zeleni vodonik, plavi vodonik i sivi vodonik. Zeleni vodonik proizvodi se samo iz obnovljivih izvora energije bez ugljenika. Sivi vodonik, najčešći oblik vodonika u ekonomiji, proizvodi se iz fosilnih goriva, što znači da se emisije vodonika s niskim udjelom ugljika u velikoj mjeri nadoknađuju proizvodnim procesom. Plavi vodik je naziv za vodonik koji se proizvodi samo iz prirodnog plina, koji ima manje emisije ugljičnog dioksida i čišći je od većine fosilnih goriva.

Amonijak je hemijsko jedinjenje koje sadrži tri molekula vodonika i jedan molekul azota. U tom smislu, "pohranjuje" vodonik i može se koristiti kao sirovina za proizvodnju "održivog vodonika". Sam amonijak, kao i vodonik, ne ispušta ugljični dioksid kada se sagorijeva u termoelektrani. Plava boja u nazivu znači da se proizvodi pomoću prirodnog plina (iu nekim slučajevima uglja). Smatra se zelenijim oblikom proizvodnje energije i zbog sposobnosti hvatanja i izdvajanja ugljičnog dioksida (CCS) tokom procesa konverzije. Barem tako kaže Aramco, kompanija koja ih proizvodi.

Od plave do zelene

Mnogi stručnjaci smatraju da je gore opisana metoda samo prelazna faza, a cilj je postizanje efikasne proizvodnje zelenog amonijaka. Naravno, ovo se neće razlikovati po hemijskom sastavu, kao što se plava ne razlikuje po hemijskom sastavu od bilo kojeg drugog amonijaka. Jednostavna činjenica je da će proces proizvodnje za zelenu verziju biti potpuno bez emisija i neće imati nikakve veze sa fosilnim gorivima. To može biti, na primjer, postrojenje koje proizvodi obnovljiv vodonik, koji se zatim pretvara u amonijak radi lakšeg skladištenja i transporta.

U decembru 2018. godine, Komisija za energetsku tranziciju Ujedinjenog Kraljevstva objavila je izvještaj, „koaliciju poslovnih, finansijskih i lidera civilnog društva iz svih industrija koje proizvode i koriste energiju“. Mission Moguća. Prema autorima, potpuna dekarbonizacija amonijaka do 2050. je tehnički i ekonomski izvodljiva, ali plavi amonijak će biti nebitan za nekoliko decenija. Na kraju će dominirati zeleni amonijak. To je zbog visokih troškova hvatanja posljednjih 10-20% CO, navodi se u izvještaju.₂ u procesu proizvodnje. Međutim, drugi komentatori su naznačili da su ova predviđanja zasnovana na najsavremenijem stanju tehnike. U međuvremenu se nastavlja istraživanje novih metoda za sintezu amonijaka.

Na primjer Matteo Masanti, inženjer u Casale SA (član Udruženja za energiju amonijaka), predstavio je novi patentirani proces za “pretvaranje prirodnog plina u amonijak uz smanjenje emisije COXNUMX”.₂ u atmosferu do 80% u odnosu na najbolje dostupne tehnologije.” Jednostavno rečeno, on predlaže zamjenu jedinice CDR (uklanjanje ugljičnog dioksida) koja se koristi za hvatanje ugljičnog dioksida iz izduvnih plinova nakon sagorijevanja sa „strategijom dekarbonizacije prije sagorijevanja“.

Postoji mnogo drugih novih ideja. Američka kompanija Monolith Materials nudi "novi električni proces za pretvaranje prirodnog gasa u ugljenik u obliku čađi i vodonika sa visokom efikasnošću". Ugalj nije otpadni proizvod, već supstanca koja može imati oblik komercijalno vrijedne robe. Kompanija želi da skladišti vodonik ne samo u obliku amonijaka, već i, na primer, u metanolu. Postoji i eSMR, metoda koju je razvio Haldor Topsoe iz Danske, zasnovan na korištenje električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora kao dodatni izvor procesne toplote u fazi parnog reformisanja metana tokom proizvodnje vodonika u fabrici amonijaka. Predviđeno smanjenje emisije CO₂ za proizvodnju amonijaka oko 30%.

Kao što znate, naš Orlen se također bavi proizvodnjom vodonika. O proizvodnji zelenog amonijaka kao uređaja za skladištenje energije govorio je na poljskom hemijskom kongresu u septembru 2020. godine, tj. nekoliko dana prije polaska gore navedenog prevoza za Japan, Jacek Mendelevsky, član upravnog odbora Anwila iz grupe PKN Orlen. U stvari, vjerovatno se radilo o tome plavi amonijakprema gore opisanoj klasifikaciji. Iz ove izjave nije jasno da ovaj proizvod već proizvodi Anwil, ali se može pretpostaviti da postoje planovi za proizvodnju barem plavog amonijaka u Poljskoj.