Gömul efnafræði í nýjum litum

Í lok september 2020 var fyrsta bláa ammoníak heimsins (1) flutt frá Sádi-Arabíu til Japan, sem samkvæmt fréttaskýrslum átti að nota í orkuverum til að framleiða rafmagn án koltvísýringslosunar. Fyrir óinnvígða kann þetta að virðast dálítið dularfullt. Er til nýtt kraftaverkaeldsneyti?

Saudi Aramco, á bak við flutninginn, framleiddi eldsneyti með kolvetnisbreytingu (þ.e. jarðolíuafurðir) yfir í vetni og umbreytir síðan vörunni í ammoníak og fangar aukaafurð koltvísýrings. Þannig geymir ammoníak vetni, sem einnig er nefnt „blátt“ vetni, öfugt við „grænt“ vetni, sem kemur frá endurnýjanlegum orkugjöfum frekar en jarðefnaeldsneyti. Það er líka hægt að brenna því sem eldsneyti í varmavirkjunum, ekki síst án koltvísýringslosunar.

Af hverju er betra að geyma flytur vetni bundið í ammoníaki en bara hreint vetni? „Auðveldara er að vökva ammoníak - það þéttist við mínus 33 gráður á Celsíus - og inniheldur 1,7 sinnum meira vetni á rúmmetra en fljótandi vetni,“ samkvæmt rannsókn fjárfestingabankans HSBC sem styður nýju tæknina.

Saudi Arabía, stærsti olíuútflytjandi heims, fjárfestir í tækni til að vinna vetni úr jarðefnaeldsneyti og breyta vörunni í ammoníak. Bandaríska fyrirtækið Air Products & Chemicals Inc. sumar skrifaði undir samning við sádi-arabíska fyrirtækið ACWA Power International og stofnanir sem bera ábyrgð á byggingu framtíðar framtíðarborgar Neom (2), sem konungsríkið vill byggja á Rauðahafsströndinni. Samkvæmt samkomulaginu verður XNUMX milljarða dollara ammoníakverksmiðja reist með vetni knúið endurnýjanlegum orkugjöfum.

2. Ein af sjónmyndum framtíðarstefnu Sádi-Arabíu borgarinnar Neom.

Vetni er þekkt fyrir að vera hreint eldsneyti sem, þegar það er brennt, framleiðir ekkert nema vatnsgufu. Það er oft kynnt sem frábær uppspretta grænnar orku. Hins vegar er raunveruleikinn aðeins flóknari. Heildarjafnvægi vetnislosunar er jafn hreint og eldsneytið sem notað er til að framleiða það. Að teknu tilliti til heildarlosunarjöfnuðar losnar gastegundir eins og grænt vetni, blátt vetni og grátt vetni. Grænt vetni það er framleitt eingöngu með endurnýjanlegum og kolefnislausum orkugjöfum. Grátt vetni, algengasta form vetnis í hagkerfinu, er framleitt úr jarðefnaeldsneyti, sem þýðir að kolefnislítil vetnislosun er að mestu leyti á móti framleiðsluferlinu. Bláa vetni er heiti á vetni sem er eingöngu unnið úr jarðgasi, sem hefur minni koltvísýringslosun og er hreinna en flest jarðefnaeldsneyti.

Ammoníak er efnasamband sem inniheldur þrjár vetnissameindir og eina köfnunarefnissameind. Í þessum skilningi „geymir“ það vetni og er hægt að nota það sem hráefni til framleiðslu á „sjálfbæru vetni“. Ammóníak sjálft, eins og vetni, losar ekki koltvísýring við brennslu í varmaorkuveri. Blái liturinn í nafninu þýðir að það er framleitt með jarðgasi (og í sumum tilfellum kolum). Það er talið grænna form orkuframleiðslu einnig vegna getu til að fanga og binda koltvísýring (CCS) meðan á umbreytingarferlinu stendur. Það er allavega það sem fyrirtækið Aramco, sem framleiðir slíkt, fullvissar um.

Frá bláu í grænt

Margir sérfræðingar telja að tæknin sem lýst er hér að ofan sé aðeins bráðabirgðaskref og markmiðið er að ná fram skilvirkri framleiðslu á grænu ammoníaki. Auðvitað mun þessi ekki vera frábrugðin efnasamsetningu, rétt eins og blár er ekki frábrugðinn öðru ammoníaki. Málið er einfaldlega að framleiðsluferlið grænu útgáfunnar mun gera það algjörlega losunarlaus og mun ekkert hafa með jarðefnaeldsneyti að gera. Þetta gæti til dæmis verið verksmiðja til framleiðslu á endurnýjanlegu vetni sem síðan er breytt í ammoníak til að auðvelda geymslu og flutning.

Í desember 2018 var skýrsla gefin út af bresku orkubreytinganefndinni, „bandalag leiðtoga fyrirtækja, fjármála og borgaralegs samfélags frá öllum atvinnugreinum sem framleiða og nota orku. Mission Posible. Að mati höfunda er tæknilega og efnahagslega gerlegt að afkola ammoníaki fyrir árið 2050, en blátt ammoníak mun ekki skipta máli eftir nokkra áratugi. Það mun að lokum ráða grænt ammoníak. Þetta er vegna mikils kostnaðar við að fanga síðustu 10-20% CO, segir í skýrslunni.₂ í framleiðsluferlinu. Aðrir umsagnaraðilar hafa hins vegar bent á að þessar spár séu byggðar á nýjustu tækni. Á sama tíma halda rannsóknir á nýjum aðferðum við myndun ammoníaks áfram.

Til dæmis Matteo Masanti, verkfræðingur hjá Casale SA (meðlimur í Ammoniak Energy Association), kynnti nýlega einkaleyfisverndað ferli til að "breyta jarðgasi í ammóníak á sama tíma og COXNUMX losun minnkar".₂ til andrúmsloftsins allt að 80% miðað við bestu fáanlegu tækni“. Einfaldlega sagt, hann leggur til að skipta út CDR (koltvísýringsfjarlægingu) einingunni sem notuð er til að fanga koltvísýring úr útblásturslofti eftir bruna með "forbrennslu afkolunaraðferð".

Það eru margar aðrar nýjar hugmyndir. Bandaríska fyrirtækið Monolith Materials leggur til „nýtt rafmagnsferli til að breyta jarðgasi í kolefni í formi sóts og vetnis með mikilli skilvirkni.“ Kol eru ekki úrgangur hér, heldur efni sem getur verið í formi viðskiptaverðmætrar vöru. Fyrirtækið vill geyma vetni ekki bara í formi ammoníak heldur einnig til dæmis í metanóli. Einnig er til eSMR, aðferð sem Haldor Topsoe frá Danmörku þróaði út frá notkun raforku sem framleidd er með endurnýjanlegum orkugjöfum sem viðbótaruppspretta vinnsluhita á stigi gufuumbótar metans við framleiðslu vetnis í ammoníakverksmiðju. Spáð er minni koltvísýringslosun₂ til ammoníakframleiðslu um 30%.

Eins og þú veist, er Orlen okkar einnig þátt í framleiðslu á vetni. Hann talaði um framleiðslu á grænu ammoníaki sem orkugeymslu á pólska efnaráðinu í september 2020, þ.e. nokkrum dögum fyrir brottför fyrrnefnds flutnings til Japans, Jacek Mendelewski, stjórnarmaður í Anwil frá PKN Orlen hópnum. Reyndar var það líklega blátt ammoníaksamkvæmt ofangreindri flokkun. Ekki er ljóst af þessari yfirlýsingu að þessi vara sé þegar framleidd af Anwil, en gera má ráð fyrir að í Póllandi séu áform um að framleiða að minnsta kosti blátt ammoníak.