Stara kemija v novih barvah
Konec septembra 2020 je bil iz Savdske Arabije na Japonsko poslan prvi modri amoniak na svetu (1), ki naj bi se po poročanju medijev uporabljal v elektrarnah za proizvodnjo električne energije brez izpustov ogljikovega dioksida. Nepoučenim se to morda zdi nekoliko skrivnostno. Ali obstaja novo čudežno gorivo?
Saudi Aramco, ki stoji za transportom, proizvaja gorivo s pretvorbo ogljikovodikov (tj. naftnih derivatov) v vodik in nato produkt pretvori v amoniak, pri čemer zajame stranski produkt ogljikovega dioksida. Tako amoniak hrani vodik, ki ga imenujemo tudi "modri" vodik, v nasprotju z "zelenim" vodikom, ki prihaja iz obnovljivih virov in ne iz fosilnih goriv. Lahko ga kurimo tudi kot gorivo v termoelektrarnah, predvsem brez izpustov ogljikovega dioksida.
Zakaj je bolje shraniti prenaša vodik, vezan v amoniak kot samo čisti vodik? "Amoniak je lažje utekočiniti - kondenzira se pri minus 33 stopinjah Celzija - in vsebuje 1,7-krat več vodika na kubični meter kot utekočinjen vodik," je pokazala študija investicijske banke HSBC, ki podpira novo tehnologijo.
Savdska Arabija, največji svetovni izvoznik nafte, vlaga v tehnologijo za pridobivanje vodika iz fosilnih goriv in pretvorbo izdelka v amoniak. Ameriško podjetje Air Products & Chemicals Inc. poleti podpisal pogodbo s savdskim podjetjem ACWA Power International in organizacijami, ki so odgovorne za gradnjo bodočega futurističnega mesta Neom (2), ki ga želi kraljestvo zgraditi na obali Rdečega morja. V skladu s sporazumom bo tovarna amonijaka v vrednosti XNUMX milijard dolarjev zgrajena z uporabo vodika, ki ga poganjajo obnovljivi viri energije.
2. Ena od vizualizacij futurističnega savdskega mesta Neom.
Znano je, da je vodik čisto gorivo, ki pri zgorevanju ne proizvaja nič drugega kot vodno paro. Pogosto ga predstavljajo kot odličen vir zelene energije. Vendar pa je realnost nekoliko bolj zapletena. Celotno ravnovesje emisij vodika je enako čisto kot gorivo, uporabljeno za njegovo proizvodnjo. Ob upoštevanju skupne emisijske bilance se oddajajo takšne vrste plinov, kot so zeleni vodik, modri vodik in sivi vodik. Zeleni vodik proizvaja se samo iz obnovljivih in brezogljičnih virov energije. Sivi vodik, najpogostejša oblika vodika v gospodarstvu, se proizvaja iz fosilnih goriv, kar pomeni, da se emisije vodika z nizko vsebnostjo ogljika v veliki meri izravnajo s proizvodnim procesom. Modri vodik je ime za vodik, pridobljen samo iz zemeljskega plina, ki ima nižje emisije ogljikovega dioksida in je čistejši od večine fosilnih goriv.
Amoniak je kemična spojina, ki vsebuje tri molekule vodika in eno molekulo dušika. V tem smislu "shranjuje" vodik in se lahko uporablja kot surovina za proizvodnjo "trajnostnega vodika". Sam amoniak, tako kot vodik, pri zgorevanju v termoelektrarni ne oddaja ogljikovega dioksida. Modra barva v imenu pomeni, da se proizvaja z zemeljskim plinom (in v nekaterih primerih s premogom). Velja za bolj zeleno obliko proizvodnje energije tudi zaradi sposobnosti zajemanja in sekvestracije ogljikovega dioksida (CCS) med postopkom pretvorbe. Vsaj tako zagotavljajo v podjetju Aramco, ki takšne proizvaja.
Od modre do zelene
Mnogi strokovnjaki menijo, da je zgoraj opisana tehnika le prehodni korak, cilj pa je doseči učinkovito proizvodnjo zelenega amoniaka. Seveda se ta po kemični sestavi ne bo razlikoval, tako kot se modra ne razlikuje po kemični sestavi od katerega koli drugega amoniaka. Bistvo je preprosto v tem, da bo proizvodni proces zelene različice popolnoma brez emisij in ne bo imel nič opraviti s fosilnimi gorivi. To bi lahko bila na primer naprava za proizvodnjo obnovljivega vodika, ki se nato za lažje skladiščenje in transport pretvori v amoniak.
Decembra 2018 je poročilo objavila britanska komisija za energetski prehod, "koalicija voditeljev podjetij, financ in civilne družbe iz vseh industrij, ki proizvajajo in uporabljajo energijo." Možno poslanstvo. Po mnenju avtorjev je popolna dekarbonizacija amoniaka do leta 2050 tehnično in ekonomsko izvedljiva, a modri amoniak čez nekaj desetletij ne bo pomemben. Sčasoma bo prevladoval zeleni amoniak. To je posledica visokih stroškov zajemanja zadnjih 10-20 % CO, piše v poročilu.2 v proizvodnem procesu. Vendar so drugi komentatorji poudarili, da te napovedi temeljijo na najnovejšem stanju tehnike. Medtem se nadaljujejo raziskave novih metod za sintezo amoniaka.
Na primer Matteo Masanti, inženir pri Casale SA (član Amonia Energy Association), je predstavil na novo patentiran postopek za "pretvorbo zemeljskega plina v amoniak za zmanjšanje emisij COXNUMX".2 v ozračje do 80 % glede na najboljše razpoložljive tehnologije«. Preprosto povedano, predlaga zamenjavo enote CDR (odstranjevanje ogljikovega dioksida), ki se uporablja za zajemanje ogljikovega dioksida iz izpušnih plinov po zgorevanju, s "strategijo razogljičenja pred zgorevanjem".
Obstaja veliko drugih novih idej. Ameriško podjetje Monolith Materials predlaga "nov električni postopek za pretvorbo zemeljskega plina v ogljik v obliki saj in vodika z visoko učinkovitostjo." Premog tukaj ni odpadek, ampak snov, ki je lahko v obliki komercialno vrednega blaga. Podjetje želi hraniti vodik ne le v obliki amoniaka, ampak tudi na primer v metanolu. Obstaja tudi eSMR, metoda, ki jo je razvil Haldor Topsoe z Danske, ki temelji na uporaba električne energije, pridobljene iz obnovljivih virov kot dodaten vir procesne toplote v fazi parnega reforminga metana pri proizvodnji vodika v obratu amonijaka. Predvidene so zmanjšane emisije CO2 za proizvodnjo amoniaka približno 30 %.
Kot veste, se naš Orlen ukvarja tudi s proizvodnjo vodika. O proizvodnji zelenega amoniaka kot hranilnika energije je govoril na poljskem kemijskem kongresu septembra 2020, t.j. nekaj dni pred odhodom omenjenega prevoza na Japonsko, Jacek Mendelewski, član uprave Anwila iz skupine PKN Orlen. Pravzaprav je bilo verjetno modri amoniakpo zgornji klasifikaciji. Iz te izjave ni razvidno, da ta izdelek že proizvaja Anwil, vendar se lahko domneva, da na Poljskem načrtujejo proizvodnjo vsaj modrega amoniaka.
