Chimie veche în culori noi

La sfârșitul lunii septembrie 2020, primul transport din lume de amoniac albastru (1), care, potrivit rapoartelor de presă, urma să fie folosit în centrale electrice pentru a produce energie electrică fără emisii de dioxid de carbon, a plecat din Arabia Saudită către Japonia. Pentru cei neinițiați, acest lucru poate părea puțin misterios. A existat un nou combustibil minune?

Saudi Aramco, compania din spatele acestui transport, a produs combustibil prin conversie de hidrocarburi (adică produse derivate din petrol) în hidrogen și apoi transformă produsul în amoniac, captând dioxidul de carbon produs secundar. Astfel, amoniacul stochează hidrogen, care este numit și hidrogen „albastru”, spre deosebire de hidrogenul „verde”, care provine mai degrabă din surse regenerabile decât din combustibili fosili. Poate fi ars și ca combustibil în centralele termice, ceea ce este important, fără a emite dioxid de carbon.

De ce este mai bine să depozitezi și transportă hidrogenul legat în amoniac decât doar hidrogen pur? „Amoniacul este mai ușor de lichefiat – se condensează la minus 33 de grade Celsius – și conține de 1,7 ori mai mult hidrogen pe metru cub decât hidrogenul lichefiat”, spune banca de investiții HSBC într-un studiu care susține noua tehnologie.

Arabia Saudită, cel mai mare exportator de petrol din lume, investește în tehnologie pentru extragerea hidrogenului din combustibilii fosili și transformarea produsului în amoniac. Compania americană Air Products & Chemicals Inc. În vară, aceștia au semnat un acord cu compania saudită ACWA Power International și cu organizațiile responsabile de construcția viitorului oraș futurist Neom (2), pe care regatul vrea să-l construiască pe coasta Mării Roșii. Conform acordului, va fi construită o fabrică de amoniac pe bază de hidrogen, alimentată cu energie regenerabilă, în valoare de XNUMX miliarde de dolari.

2. Una dintre vizualizările orașului futurist saudit Neom.

Se știe că hidrogenul este un combustibil curat care, atunci când este ars, nu produce altceva decât vapori de apă. Este adesea prezentat ca o sursă excelentă de energie verde. Cu toate acestea, realitatea este puțin mai complicată. Bilanțul general al emisiilor de hidrogen este la fel de curat ca și combustibilul utilizat pentru producerea acestuia. Luând în considerare bilanțul general al emisiilor, se disting astfel de tipuri de gaze precum hidrogenul verde, hidrogenul albastru și hidrogenul gri. Hidrogen verde este produs folosind numai surse de energie regenerabile și fără carbon. Hidrogenul gri, cea mai comună formă de hidrogen în economie, este produs din combustibili fosili, ceea ce înseamnă că emisiile de hidrogen cu emisii scăzute de carbon sunt în mare parte compensate de procesul de producție. Hidrogenul albastru este numele dat hidrogenului produs numai din gaze naturale, care are emisii mai mici de dioxid de carbon și este mai curat decât majoritatea combustibililor fosili.

Amoniacul este un compus chimic care conține trei molecule de hidrogen și o moleculă de azot. În acest sens, „stochează” hidrogen și poate fi folosit ca materie primă pentru a produce „hidrogen durabil”. Amoniacul în sine, ca și hidrogenul, nu emite dioxid de carbon atunci când este ars la o centrală termică. Culoarea albastră a numelui înseamnă că este produs cu gaz natural (și în unele cazuri cărbune). Este considerată o formă mai ecologică de producere a energiei și datorită capacității de a capta și sechestra dioxidul de carbon (CCS) în timpul procesului de conversie. Cel puțin așa spune Aramco, compania care le produce.

De la albastru la verde

Mulți experți consideră că metoda descrisă mai sus este doar o etapă de tranziție, iar scopul este de a obține o producție eficientă de amoniac verde. Desigur, acesta nu va diferi în compoziția chimică, la fel cum albastrul nu diferă în compoziția chimică de orice alt amoniac. Simplul fapt este că procesul de producție pentru versiunea verde va fi complet fără emisii și nu va avea nimic de-a face cu combustibilii fosili. Aceasta ar putea fi, de exemplu, o instalație care produce hidrogen regenerabil, care este apoi transformat în amoniac pentru depozitare și transport mai ușor.

În decembrie 2018, a fost publicat un raport de Comisia de tranziție energetică din Marea Britanie, „o coaliție de lideri de afaceri, finanțe și societate civilă din toate industriile care produc și folosesc energie”. Misiune posibila. Potrivit autorilor, decarbonizarea completă a amoniacului până în 2050 este fezabilă din punct de vedere tehnic și economic, dar amoniacul albastru va fi irelevant în câteva decenii. În cele din urmă va domina amoniac verde. Acest lucru se datorează costului ridicat al captării ultimelor 10-20% din CO, se arată în raport.₂ in procesul de productie. Cu toate acestea, alți comentatori au indicat că aceste predicții se bazează pe stadiul tehnicii. Între timp, cercetările privind noi metode pentru sinteza amoniacului continuă.

De exemplu Matteo Masanti, inginer la Casale SA (membru al Asociației Energetice pentru Amoniac), a prezentat un proces nou patentat pentru „conversia gazelor naturale în amoniac cu reducerea emisiilor de COXNUMX”.₂ în atmosferă până la 80% față de cele mai bune tehnologii disponibile.” Mai simplu spus, el propune înlocuirea unității CDR (înlăturarea dioxidului de carbon) utilizată pentru a capta dioxidul de carbon din gazele de eșapament după ardere cu o „strategie de decarbonizare pre-combustie”.

Există multe alte idei noi. Compania americană Monolith Materials oferă „un nou proces electric pentru transformarea gazului natural în carbon sub formă de funingine și hidrogen cu eficiență ridicată”. Cărbunele nu este un deșeu, ci o substanță care poate lua forma unei mărfuri valoroase din punct de vedere comercial. Compania vrea să stocheze hidrogenul nu numai sub formă de amoniac, ci și, de exemplu, în metanol. Există și eSMR, o metodă dezvoltată de Haldor Topsoe din Danemarca, bazată pe utilizarea energiei electrice generate din surse regenerabile ca sursă suplimentară de căldură de proces în etapa de reformare cu abur a metanului în timpul producției de hidrogen la o instalație de amoniac. Reducerea proiectată a emisiilor de CO₂ pentru producția de amoniac aproximativ 30%.

După cum știți, Orlenul nostru este, de asemenea, implicat în producția de hidrogen. El a vorbit despre producția de amoniac verde ca dispozitiv de stocare a energiei la Congresul de chimie polonez din septembrie 2020, i.e. cu câteva zile înainte de plecarea transportului menționat mai sus în Japonia, Jacek Mendelevski, membru al consiliului de administrație al Anwil din grupul PKN Orlen. De fapt, probabil a fost vorba de amoniac albastruconform clasificării descrise mai sus. Din această declarație nu este clar că acest produs este deja produs de Anwil, dar se poate presupune că există planuri de a produce cel puțin amoniac albastru în Polonia.