Sena chemija naujomis spalvomis

2020 m. rugsėjo pabaigoje iš Saudo Arabijos į Japoniją išvyko pirmoji pasaulyje mėlynojo amoniako siunta (1), kuri, remiantis spaudos pranešimais, turėjo būti naudojama elektrinėse gaminti elektrą be anglies dioksido emisijų. Nežinančiam tai gali pasirodyti šiek tiek paslaptinga. Ar atsirado naujas stebuklingas kuras?

Gamino šį transportą gaminanti bendrovė „Saudi Aramco“. degalai konvertuojant angliavandenilius (t. y. produktus, gautus iš naftos) į vandenilį, o vėliau produktą paverčia amoniaku, sulaikant anglies dioksido šalutinį produktą. Taigi amoniakas kaupia vandenilį, kuris dar vadinamas „mėlynuoju“ vandeniliu, o ne „žaliuoju“ vandeniliu, kuris gaunamas iš atsinaujinančių šaltinių, o ne iš iškastinio kuro. Jis taip pat gali būti deginamas kaip kuras šiluminėse elektrinėse, o tai svarbu, neišskiriant anglies dvideginio.

Kodėl geriau laikyti ir perneša amoniake surištą vandenilį nei tik grynas vandenilis? „Amoniaką lengviau suskystinti – jis kondensuojasi esant minus 33 laipsniams pagal Celsijų ir jame yra 1,7 karto daugiau vandenilio viename kubiniame metre nei suskystintame vandenilyje“, – sakoma investicijų banko HSBC tyrime, kuriame remiama nauja technologija.

Saudo Arabija, didžiausia pasaulyje naftos eksportuotoja, investuoja į technologijas, leidžiančias išgauti vandenilį iš iškastinio kuro ir paversti produktą amoniaku. Amerikos kompanija Air Products & Chemicals Inc. Vasarą jie pasirašė sutartį su Saudo Arabijos kompanija „ACWA Power International“ ir organizacijomis, atsakingomis už būsimo futuristinio Neomo miesto (2), kurį karalystė nori statyti Raudonosios jūros pakrantėje, statybas. Pagal susitarimą bus pastatyta XNUMX milijardų dolerių vertės vandenilio amoniako gamykla, varoma atsinaujinančia energija.

2. Viena iš futuristinio Saudo Arabijos miesto Neomo vizualizacijų.

Yra žinoma, kad vandenilis yra švarus kuras, kuris degdamas gamina tik vandens garus. Jis dažnai pristatomas kaip puikus žaliosios energijos šaltinis. Tačiau realybė yra šiek tiek sudėtingesnė. Bendras vandenilio emisijų balansas yra toks pat švarus, kaip ir jo gamybai naudojamas kuras. Atsižvelgiant į bendrą emisijų balansą, išskiriamos tokios dujų rūšys kaip žalias vandenilis, mėlynasis vandenilis ir pilkasis vandenilis. Žalias vandenilis jis gaminamas naudojant tik atsinaujinančius ir anglies neturinčius energijos šaltinius. Pilkasis vandenilis, labiausiai paplitusi vandenilio forma ekonomikoje, yra gaminamas iš iškastinio kuro, o tai reiškia, kad mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančio vandenilio emisijas daugiausia kompensuoja gamybos procesas. Mėlynuoju vandeniliu vadinamas vandenilis, pagamintas tik iš gamtinių dujų, kuris išskiria mažiau anglies dvideginio ir yra švaresnis nei dauguma iškastinio kuro.

Amoniakas yra cheminis junginys, kuriame yra trys vandenilio ir viena azoto molekulė. Šia prasme jis „saugo“ vandenilį ir gali būti naudojamas kaip „tvaraus vandenilio“ gamybos žaliava. Pats amoniakas, kaip ir vandenilis, degdamas šiluminėje elektrinėje neišskiria anglies dvideginio. Mėlyna pavadinime esanti spalva reiškia, kad jis gaminamas naudojant gamtines dujas (o kai kuriais atvejais ir anglį). Tai laikoma ekologiškesne energijos gamybos forma ir dėl gebėjimo surinkti ir išskirti anglies dioksidą (CCS) konversijos proceso metu. Bent jau taip teigia juos gaminanti bendrovė „Aramco“.

Nuo mėlynos iki žalios

Daugelis ekspertų mano, kad aukščiau aprašytas metodas yra tik pereinamasis etapas, o tikslas yra pasiekti efektyvią žaliojo amoniako gamybą. Žinoma, tai nesiskirs chemine sudėtimi, kaip ir mėlyna chemine sudėtimi nesiskiria nuo bet kurio kito amoniako. Paprastas faktas yra tas, kad žaliosios versijos gamybos procesas bus toks visiškai be emisijų ir neturės nieko bendra su iškastiniu kuru. Tai gali būti, pavyzdžiui, gamykla, gaminanti atsinaujinantį vandenilį, kuris vėliau paverčiamas amoniaku, kad būtų lengviau laikyti ir transportuoti.

2018 m. gruodžio mėn. JK Energetikos pereinamojo laikotarpio komisija paskelbė ataskaitą „verslo, finansų ir pilietinės visuomenės lyderių iš visų pramonės šakų, kurios gamina ir naudoja energiją, koalicijos“. Galima misija. Autorių teigimu, iki 2050 m. visiškas amoniako dekarbonizavimas yra techniškai ir ekonomiškai įmanomas, tačiau mėlynasis amoniakas po kelių dešimtmečių bus nebesvarbus. Galų gale jis dominuos žalias amoniakas. Taip yra dėl didelių paskutinių 10–20 % CO surinkimo sąnaudų, teigiama ataskaitoje.₂ gamybos procese. Tačiau kiti komentatoriai nurodė, kad šios prognozės yra pagrįstos technikos pažanga. Tuo tarpu naujų amoniako sintezės metodų tyrimai tęsiami.

Pavyzdžiui Matteo Masanti, Casale SA (Amoniako energijos asociacijos narys) inžinierius pristatė naujai patentuotą procesą, skirtą „gamtinių dujų pavertimui amoniaku sumažinant COXNUMX emisiją“.₂ į atmosferą iki 80 %, palyginti su geriausiomis turimomis technologijomis. Paprasčiau tariant, jis siūlo pakeisti CDR (anglies dioksido pašalinimo) įrenginį, naudojamą anglies dioksidui surinkti iš išmetamųjų dujų po degimo, į „išankstinio deginimo dekarbonizacijos strategiją“.

Yra daug kitų naujų idėjų. Amerikiečių kompanija Monolith Materials siūlo „naują elektrinį procesą, skirtą gamtinėms dujoms paversti anglimi suodžių ir vandenilio pavidalu su dideliu efektyvumu“. Anglis nėra atliekos, o medžiaga, kuri gali būti komerciškai vertinga prekė. Bendrovė vandenilį nori laikyti ne tik amoniako pavidalu, bet ir, pavyzdžiui, metanolyje. Taip pat yra eSMR, Danijos Haldor Topsoe sukurtas metodas, pagrįstas elektros, pagamintos iš atsinaujinančių šaltinių, naudojimas kaip papildomas proceso šilumos šaltinis metano garų riformingo stadijoje, gaminant vandenilį amoniako gamykloje. Prognozuojamas CO emisijos sumažėjimas₂ amoniako gamybai apie 30 proc.

Kaip žinote, mūsų Orlen taip pat užsiima vandenilio gamyba. Apie žaliojo amoniako, kaip energijos kaupimo įrenginio, gamybą jis kalbėjo 2020 metų rugsėjį vykusiame Lenkijos chemijos kongrese, t.y. likus kelioms dienoms iki minėto transporto išvykimo į Japoniją, Jacekas Mendelevskis, Anwil direktorių tarybos narys iš PKN Orlen grupės. Tiesą sakant, tikriausiai buvo apie mėlynas amoniakaspagal aukščiau aprašytą klasifikaciją. Iš šio teiginio neaišku, kad šį produktą jau gamina „Anwil“, tačiau galima daryti prielaidą, kad Lenkijoje planuojama gaminti bent mėlynąjį amoniaką.