شیمی قدیمی در رنگ های جدید

در پایان سپتامبر 2020، اولین محموله جهان از آمونیاک آبی (1) که طبق گزارش های مطبوعاتی قرار بود در نیروگاه ها برای تولید برق بدون انتشار دی اکسید کربن استفاده شود، عربستان سعودی را به مقصد ژاپن ترک کرد. برای افراد ناآشنا، این ممکن است کمی مرموز به نظر برسد. آیا سوخت معجزه آسای جدیدی وجود دارد؟

عربستان سعودی آرامکو، شرکت سازنده این حمل و نقل، تولید کرد سوخت با تبدیل هیدروکربن (یعنی محصولات مشتق شده از نفت) به هیدروژن و سپس تبدیل محصول به آمونیاک و جذب محصول جانبی دی اکسید کربن. بنابراین، آمونیاک هیدروژن را ذخیره می کند که به آن هیدروژن "آبی" نیز می گویند، در مقابل هیدروژن "سبز" که از منابع تجدید پذیر به جای سوخت های فسیلی می آید. همچنین می تواند به عنوان سوخت در نیروگاه های حرارتی سوزانده شود، که مهم است، بدون انتشار دی اکسید کربن.

چرا بهتر است ذخیره و هیدروژن متصل به آمونیاک را انتقال می دهد فقط هیدروژن خالص؟ بانک سرمایه گذاری HSBC در مطالعه ای که از فناوری جدید حمایت می کند، می گوید: «آمونیاک راحت تر به مایع تبدیل می شود - در دمای منفی 33 درجه سانتی گراد متراکم می شود - و حاوی 1,7 برابر بیشتر از هیدروژن مایع در هر متر مکعب هیدروژن است.

عربستان سعودیبزرگترین صادرکننده نفت جهان، در حال سرمایه گذاری بر روی فناوری استخراج هیدروژن از سوخت های فسیلی و تبدیل این محصول به آمونیاک است. شرکت آمریکایی Air Products & Chemicals Inc. در تابستان، آنها با شرکت سعودی ACWA Power International و سازمان‌های مسئول ساخت شهر آینده‌نگر نئوم (2) که پادشاهی می‌خواهد آن را در ساحل دریای سرخ بسازد، قراردادی امضا کردند. بر اساس این توافق، یک نیروگاه آمونیاک بر پایه هیدروژن به ارزش XNUMX میلیارد دلار با انرژی های تجدیدپذیر ساخته خواهد شد.

2. یکی از تجسم های شهر آینده نگر عربستان سعودی نئوم.

هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک شناخته شده است که در هنگام سوختن چیزی جز بخار آب تولید نمی کند. اغلب به عنوان منبع عالی انرژی سبز معرفی می شود. با این حال، واقعیت کمی پیچیده تر است. تعادل کلی انتشار هیدروژن به اندازه سوختی که برای تولید آن استفاده می شود تمیز است. با در نظر گرفتن تعادل کلی انتشار، انواع گازهایی مانند هیدروژن سبز، هیدروژن آبی و هیدروژن خاکستری متمایز می شوند. هیدروژن سبز این تنها با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر و بدون کربن تولید می شود. هیدروژن خاکستری، رایج ترین شکل هیدروژن در اقتصاد، از سوخت های فسیلی تولید می شود، به این معنی که انتشار هیدروژن کم کربن تا حد زیادی با فرآیند تولید خنثی می شود. هیدروژن آبی نامی است که به هیدروژن تولید شده تنها از گاز طبیعی داده می شود که انتشار دی اکسید کربن کمتری دارد و از بسیاری از سوخت های فسیلی پاک تر است.

آمونیاک یک ترکیب شیمیایی حاوی سه مولکول هیدروژن و یک مولکول نیتروژن است. از این نظر، هیدروژن را «ذخیره» می کند و می تواند به عنوان ماده اولیه برای تولید «هیدروژن پایدار» استفاده شود. آمونیاک خود مانند هیدروژن هنگام سوزاندن در نیروگاه حرارتی دی اکسید کربن منتشر نمی کند. رنگ آبی در نام به این معنی است که با استفاده از گاز طبیعی (و در برخی موارد زغال سنگ) تولید می شود. همچنین به دلیل توانایی جذب و جداسازی دی اکسید کربن (CCS) در طول فرآیند تبدیل، شکل سبزتری از تولید انرژی در نظر گرفته می‌شود. حداقل این چیزی است که آرامکو، شرکتی که آنها را تولید می کند، می گوید.

از آبی تا سبز

بسیاری از کارشناسان معتقدند روشی که در بالا توضیح داده شد تنها یک مرحله انتقالی است و هدف دستیابی به تولید موثر آمونیاک سبز است. البته این در ترکیب شیمیایی تفاوتی نخواهد داشت، همانطور که رنگ آبی از نظر ترکیب شیمیایی با هیچ آمونیاک دیگری تفاوتی ندارد. واقعیت ساده این است که فرآیند تولید نسخه سبز خواهد بود کاملاً بدون انتشار و هیچ ارتباطی با سوخت های فسیلی نخواهد داشت. به عنوان مثال، این می تواند یک کارخانه باشد که هیدروژن تجدید پذیر تولید می کند، که سپس برای ذخیره سازی و حمل و نقل آسان تر به آمونیاک تبدیل می شود.

در دسامبر 2018، گزارشی توسط کمیسیون انتقال انرژی بریتانیا منتشر شد، "ائتلافی از رهبران تجاری، مالی و جامعه مدنی از سراسر صنایع تولید و مصرف انرژی." ماموریت ممکن. به گفته نویسندگان، کربن زدایی کامل آمونیاک تا سال 2050 از نظر فنی و اقتصادی امکان پذیر است، اما آمونیاک آبی در چند دهه آینده بی ربط خواهد بود. در نهایت تسلط خواهد یافت آمونیاک سبز. این گزارش می گوید که این به دلیل هزینه بالای جذب 10 تا 20 درصد آخرین COXNUMX است.₂ در فرآیند تولید با این حال، نظر دهندگان دیگر نشان داده اند که این پیش بینی ها بر اساس وضعیت هنر است. در همین حال، تحقیقات در مورد روش های جدید برای سنتز آمونیاک ادامه دارد.

مثلا ماتئو ماسانتییک مهندس در Casale SA (عضو انجمن انرژی آمونیاک)، یک فرآیند ثبت اختراع جدید برای "تبدیل گاز طبیعی به آمونیاک با کاهش انتشار COXNUMX" ارائه کرد.₂ به اتمسفر تا 80 درصد نسبت به بهترین فناوری‌های موجود.» به بیان ساده، او پیشنهاد می کند واحد CDR (حذف دی اکسید کربن) که برای جذب دی اکسید کربن از گازهای خروجی پس از احتراق استفاده می شود با یک "استراتژی کربن زدایی قبل از احتراق" جایگزین شود.

بسیاری از ایده های جدید دیگر وجود دارد. شرکت آمریکایی Monolith Materials "فرایند الکتریکی جدیدی برای تبدیل گاز طبیعی به کربن به شکل دوده و هیدروژن با راندمان بالا" ارائه می دهد. زغال سنگ یک محصول زائد نیست، بلکه ماده ای است که می تواند شکل یک کالای تجاری با ارزش را به خود بگیرد. این شرکت می خواهد هیدروژن را نه تنها به شکل آمونیاک، بلکه به عنوان مثال در متانول نیز ذخیره کند. همچنین eSMR، روشی که توسط هالدور تاپسوی دانمارکی توسعه یافته است، وجود دارد استفاده از برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر به عنوان منبع اضافی گرمای فرآیند در مرحله اصلاح بخار متان در طول تولید هیدروژن در کارخانه آمونیاک. کاهش پیش بینی شده در انتشار CO₂ برای تولید آمونیاک حدود 30٪.

همانطور که می دانید اورلن ما در تولید هیدروژن نیز نقش دارد. او در مورد تولید آمونیاک سبز به عنوان یک وسیله ذخیره انرژی در کنگره شیمیایی لهستان در سپتامبر 2020 صحبت کرد. چند روز قبل از حرکت حمل و نقل فوق الذکر به ژاپن، ژاک مندلوسکی، عضو هیئت مدیره Anwil از گروه PKN Orlen. در واقع، احتمالاً در مورد آن بود آمونیاک آبیطبق طبقه بندی که در بالا توضیح داده شد. از این بیانیه مشخص نیست که این محصول قبلاً توسط Anwil تولید شده است، اما می توان حدس زد که برنامه هایی برای تولید حداقل آمونیاک آبی در لهستان وجود دارد.