Vana keemia uutes värvides
2020. aasta septembri lõpus saadeti Saudi Araabiast Jaapanisse maailma esimene sinine ammoniaak (1), mida pidi ajakirjanduse andmetel kasutama elektrijaamades ilma süsihappegaasiheitmeteta elektri tootmiseks. Asjatundmatule võib see tunduda pisut salapärane. Kas on uus imekütus?
Saudi Aramco, transpordi taga, tootis kütus süsivesinike muundamise teel (st naftast saadud tooted) vesinikuks ja seejärel muundage saadus ammoniaagiks, sidudes süsinikdioksiidi kõrvalsaaduse. Seega salvestab ammoniaak vesinikku, mida nimetatakse ka "siniseks" vesinikuks, erinevalt "rohelisest" vesinikust, mis pärineb pigem taastuvatest allikatest kui fossiilkütustest. Seda saab põletada ka kütusena soojuselektrijaamades, mis on oluline ilma süsinikdioksiidi heitmeteta.
Miks on parem säilitada transpordib ammoniaagiga seotud vesinikku kui lihtsalt puhas vesinik? "Ammoniaaki on lihtsam veeldada – see kondenseerub miinus 33 kraadi Celsiuse järgi - ja sisaldab 1,7 korda rohkem vesinikku kuupmeetri kohta kui veeldatud vesinik," selgus uut tehnoloogiat toetava investeerimispanga HSBC uuringust.
Saudi Araabia, maailma suurim naftaeksportija, investeerib tehnoloogiasse, et eraldada fossiilkütustest vesinik ja muuta toode ammoniaagiks. Ameerika ettevõte Air Products & Chemicals Inc. sõlmis suvel lepingu Saudi ettevõttega ACWA Power International ja tulevase futuristliku linna Neomi (2) ehitamise eest vastutavate organisatsioonidega, mille kuningriik soovib ehitada Punase mere rannikule. Kokkuleppe kohaselt ehitatakse XNUMX miljardit dollarit maksev ammoniaagitehas, mis kasutab taastuvatest energiaallikatest toidetavat vesinikku.
2. Üks futuristliku Saudi Araabia linna Neomi visualiseeringutest.
Vesinik on teadaolevalt puhas kütus, mille põletamisel ei teki muud kui veeauru. Seda esitletakse sageli kui suurepärast rohelise energia allikat. Tegelikkus on aga veidi keerulisem. Vesinikuheitmete üldine tasakaal on sama puhas kui selle tootmiseks kasutatud kütus. Võttes arvesse heitmete kogubilanssi, eralduvad sellised gaasiliigid nagu roheline vesinik, sinine vesinik ja hall vesinik. Roheline vesinik selle tootmisel kasutatakse ainult taastuvaid ja süsinikuvabasid energiaallikaid. Halli vesinikku, mis on majanduses kõige levinum vesiniku vorm, toodetakse fossiilkütustest, mis tähendab, et vähese süsinikusisaldusega vesiniku heitkogused kompenseeritakse suures osas tootmisprotsessiga. Sinine vesinik on nimetus, mis on antud ainult maagaasist saadud vesinikule, mille süsinikdioksiidi emissioon on väiksem ja mis on puhtam kui enamik fossiilkütuseid.
Ammoniaak on keemiline ühend, mis sisaldab kolme vesiniku molekuli ja ühte lämmastiku molekuli. Selles mõttes "salvestab" see vesinikku ja seda saab kasutada lähteainena "säästva vesiniku" tootmiseks. Ammoniaak ise, nagu vesinik, ei eralda soojuselektrijaamas põletamisel süsihappegaasi. Sinine värv nimes tähendab, et seda toodetakse maagaasi (ja mõnel juhul ka kivisöe) abil. Seda peetakse keskkonnasäästlikumaks energiatootmisviisiks ka tänu võimele koguda ja siduda süsinikdioksiidi (CCS) muundusprotsessi käigus. Vähemalt nii kinnitab selliseid tooteid tootev firma Aramco.
Sinisest roheliseks
Paljud eksperdid usuvad, et ülalkirjeldatud tehnika on vaid üleminekuetapp ja eesmärk on saavutada tõhus rohelise ammoniaagi tootmine. Muidugi ei erine see keemilise koostise poolest, nagu ka sinine ei erine keemilise koostise poolest ühestki teisest ammoniaagist. Asi on lihtsalt selles, et rohelise versiooni tootmisprotsess toimub täiesti emissioonivaba ja sellel pole fossiilkütustega mingit pistmist. See võib olla näiteks tehas taastuva vesiniku tootmiseks, mis seejärel muudetakse ammoniaagiks, et hõlbustada ladustamist ja transporti.
2018. aasta detsembris avaldas aruande Briti energia üleminekukomisjon, mis on "energiat tootvate ja kasutavate tööstusharude äri-, finants- ja kodanikuühiskonna juhtide koalitsioon". Võimalik missioon. Autorite hinnangul on ammoniaagi täielik dekarboniseerimine aastaks 2050 tehniliselt ja majanduslikult teostatav, kuid sinisel ammoniaagil pole paarikümne aasta pärast enam tähtsust. Lõpuks hakkab see domineerima roheline ammoniaak. Selle põhjuseks on viimase 10–20% süsinikdioksiidi kogumise kõrge hind, öeldakse aruandes.2 tootmisprotsessis. Teised kommentaatorid on aga märkinud, et need ennustused põhinevad tehnika tasemel. Samal ajal jätkub ammoniaagi sünteesi uute meetodite uurimine.
Näiteks Matteo Masanti, Casale SA (Ammonia Energy Associationi liige) insener, tutvustas äsja patenteeritud protsessi "maagaasi muundamiseks ammoniaagiks COXNUMX emissiooni vähendamiseks".2 kuni 80% atmosfääri parimate olemasolevate tehnoloogiate suhtes”. Lihtsamalt öeldes teeb ta ettepaneku asendada CDR (süsinikdioksiidi eemaldamise) seade, mida kasutatakse süsinikdioksiidi kogumiseks heitgaasidest pärast põlemist, "põletuseelse dekarburiseerimise strateegiaga".
On palju muid uusi ideid. Ameerika ettevõte Monolith Materials pakub välja "uue elektrilise protsessi maagaasi suure tõhususega tahma ja vesiniku kujul süsinikuks muundamiseks". Kivisüsi pole siin jäätmed, vaid aine, mis võib võtta kaubanduslikult väärtusliku kauba vormi. Ettevõte soovib vesinikku ladustada mitte ainult ammoniaagi kujul, vaid ka näiteks metanoolis. Samuti on olemas eSMR – meetod, mille on välja töötanud Taanist pärit Haldor Topsoe taastuvatest allikatest toodetud elektrienergia kasutamine täiendava protsessisoojuse allikana ammoniaagitehases vesiniku tootmisel metaani aurureformimise etapis. Ennustatakse CO heitkoguste vähenemist2 ammoniaagi tootmiseks umbes 30%.
Nagu teate, tegeleb meie Orlen ka vesiniku tootmisega. Rohelise ammoniaagi tootmisest energiasalvestina rääkis ta Poola keemiakongressil 2020. aasta septembris, s.o. paar päeva enne eelnimetatud transpordi väljumist Jaapanisse, Jacek Mendelewski, Anwili juhatuse liige PKN Orleni grupist. Tegelikult ilmselt oli sinine ammoniaakvastavalt ülaltoodud klassifikatsioonile. Sellest väitest ei selgu, et seda toodet Anwil juba toodab, kuid võib oletada, et Poolas on plaanis toota vähemalt sinist ammoniaaki.
