Vecā ķīmija jaunās krāsās
2020. gada septembra beigās no Saūda Arābijas uz Japānu tika nosūtīts pasaulē pirmais zilais amonjaks (1), kas saskaņā ar preses ziņām bija paredzēts elektrostacijās, lai ražotu elektroenerģiju bez oglekļa dioksīda emisijām. Nezinātājam tas var šķist nedaudz noslēpumaini. Vai ir kāda jauna brīnumdegviela?
Saudi Aramco, kas atrodas aiz transporta, ražoja degviela, pārveidojot ogļūdeņražus (t.i., no naftas iegūtiem produktiem) pārvērš ūdeņradi un pēc tam pārvērš produktu par amonjaku, uztverot oglekļa dioksīda blakusproduktu. Tādējādi amonjaks uzglabā ūdeņradi, ko dēvē arī par "zilo" ūdeņradi, pretstatā "zaļajam" ūdeņradim, kas nāk no atjaunojamiem avotiem, nevis no fosilā kurināmā. To var arī sadedzināt kā kurināmo termoelektrostacijās, kas ir svarīgi bez oglekļa dioksīda emisijām.
Kāpēc labāk uzglabāt transportē ūdeņradi, kas saistīts ar amonjaku nekā tikai tīrs ūdeņradis? "Amonjaks ir vieglāk sašķidrināms — tas kondensējas pie mīnus 33 grādiem pēc Celsija - un satur 1,7 reizes vairāk ūdeņraža uz kubikmetru nekā sašķidrinātais ūdeņradis," liecina investīciju bankas HSBC pētījums, kas atbalsta jauno tehnoloģiju.
Saūda Arābija, pasaulē lielākais naftas eksportētājs, iegulda tehnoloģijās, lai iegūtu ūdeņradi no fosilā kurināmā un pārvērstu produktu par amonjaku. Amerikāņu uzņēmums Air Products & Chemicals Inc. vasarā parakstīja līgumu ar Saūda Arābijas uzņēmumu ACWA Power International un organizācijām, kas ir atbildīgas par topošās futūristiskās pilsētas Neomas (2) celtniecību, kuru karaliste vēlas būvēt Sarkanās jūras piekrastē. Saskaņā ar vienošanos tiks uzbūvēta XNUMX miljardu dolāru vērta amonjaka rūpnīca, izmantojot ūdeņradi, ko darbina ar atjaunojamiem enerģijas avotiem.
2. Viena no futūristiskās Saūda Arābijas pilsētas Neomas vizualizācijām.
Ir zināms, ka ūdeņradis ir tīra degviela, kas, sadedzinot, rada tikai ūdens tvaikus. Tas bieži tiek pasniegts kā lielisks zaļās enerģijas avots. Tomēr realitāte ir nedaudz sarežģītāka. Kopējais ūdeņraža emisiju līdzsvars ir tikpat tīrs kā tā ražošanai izmantotā degviela. Ņemot vērā kopējo emisiju bilanci, tiek emitēti tādi gāzes veidi kā zaļais ūdeņradis, zilais ūdeņradis un pelēkais ūdeņradis. Zaļais ūdeņradis tas tiek ražots, izmantojot tikai atjaunojamos un oglekļa emisijas enerģijas avotus. Pelēks ūdeņradis, visizplatītākais ūdeņraža veids ekonomikā, tiek ražots no fosilā kurināmā, kas nozīmē, ka zema oglekļa satura ūdeņraža emisijas lielā mērā kompensē ražošanas process. Zilais ūdeņradis ir nosaukums ūdeņradim, kas iegūts tikai no dabasgāzes, kam ir zemākas oglekļa dioksīda emisijas un kas ir tīrāks par lielāko daļu fosilo kurināmo.
Amonjaks ir ķīmisks savienojums, kas satur trīs ūdeņraža molekulas un vienu slāpekļa molekulu. Šajā ziņā tas "uzglabā" ūdeņradi un var tikt izmantots kā izejviela "ilgtspējīga ūdeņraža" ražošanai. Pats amonjaks, tāpat kā ūdeņradis, sadedzinot termoelektrostacijā, neizdala oglekļa dioksīdu. Zilā krāsa nosaukumā nozīmē, ka to ražo, izmantojot dabasgāzi (un dažos gadījumos arī ogles). Tas tiek uzskatīts par videi nekaitīgāku enerģijas ražošanas veidu arī tāpēc, ka pārveides procesā tā spēj uztvert un izolēt oglekļa dioksīdu (CCS). Tā vismaz apliecina uzņēmums Aramco, kas tādus ražo.
No zila līdz zaļai
Daudzi eksperti uzskata, ka iepriekš aprakstītā tehnika ir tikai pārejas posms, un mērķis ir panākt efektīvu zaļā amonjaka ražošanu. Šis, protams, pēc ķīmiskā sastāva neatšķirsies, tāpat kā zilais pēc ķīmiskā sastāva neatšķiras no jebkura cita amonjaka. Lieta ir vienkārši tāda, ka zaļās versijas ražošanas process notiks pilnīgi bez emisijām un tam nebūs nekāda sakara ar fosilo kurināmo. Tā varētu būt, piemēram, rūpnīca atjaunojamā ūdeņraža ražošanai, ko pēc tam pārvērš amonjakā ērtākai uzglabāšanai un transportēšanai.
2018. gada decembrī ziņojumu publicēja Lielbritānijas Enerģētikas pārejas komisija, "koalīcija, kurā ietilpst uzņēmējdarbības, finanšu un pilsoniskās sabiedrības līderi no visām nozarēm, kas ražo un izmanto enerģiju". Iespējamā misija. Pēc autoru domām, pilnīga amonjaka dekarbonizācija līdz 2050. gadam ir tehniski un ekonomiski iespējama, taču zilajam amonjakam pēc dažām desmitgadēm vairs nebūs nozīmes. Tas galu galā dominēs zaļais amonjaks. Tas ir saistīts ar augstajām izmaksām pēdējo 10–20% CO uztveršanai, teikts ziņojumā.2 ražošanas procesā. Tomēr citi komentētāji ir norādījuši, ka šīs prognozes ir balstītas uz jaunākajiem sasniegumiem. Tikmēr turpinās pētījumi par jaunām amonjaka sintēzes metodēm.
Piemēram Matteo Masanti, inženieris uzņēmumā Casale SA (Amonjaka enerģijas asociācijas biedrs), iepazīstināja ar nesen patentētu procesu "dabasgāzes pārvēršanai amonjakā, lai samazinātu COXNUMX emisijas".2 atmosfērā līdz 80% attiecībā pret labākajām pieejamajām tehnoloģijām”. Vienkārši sakot, viņš ierosina aizstāt CDR (oglekļa dioksīda noņemšanas) bloku, ko izmanto oglekļa dioksīda uztveršanai no izplūdes gāzēm pēc sadedzināšanas, ar "pirmsdegšanas dekarbonizācijas stratēģiju".
Ir daudz citu jaunu ideju. Amerikāņu uzņēmums Monolith Materials piedāvā "jaunu elektrisku procesu dabasgāzes pārvēršanai ogleklī kvēpu un ūdeņraža veidā ar augstu efektivitāti". Ogles šeit nav atkritumi, bet gan viela, kas var izpausties kā komerciāli vērtīga prece. Uzņēmums vēlas ūdeņradi uzglabāt ne tikai amonjaka veidā, bet arī, piemēram, metanolā. Ir arī eSMR, metode, kuru izstrādājis Haldors Topsoe no Dānijas, pamatojoties uz no atjaunojamiem avotiem ražotas elektroenerģijas izmantošana kā papildu procesa siltuma avots metāna tvaika riforminga stadijā ūdeņraža ražošanā amonjaka rūpnīcā. Tiek prognozēts CO emisiju samazinājums2 amonjaka ražošanai apmēram 30%.
Kā zināms, mūsu Orlen nodarbojas arī ar ūdeņraža ražošanu. Par zaļā amonjaka ražošanu kā enerģijas uzkrāšanu viņš runāja Polijas Ķīmijas kongresā 2020. gada septembrī, t.i. dažas dienas pirms iepriekš minētā transporta izbraukšanas uz Japānu, Jaceks Mendeļevskis, Anwil valdes loceklis no PKN Orlen grupas. Patiesībā tā droši vien bija zils amonjakssaskaņā ar iepriekš minēto klasifikāciju. No šī paziņojuma nav skaidrs, ka šo produktu jau ražo Anwil, taču var pieņemt, ka Polijā ir plānots ražot vismaz zilo amonjaku.
