Kimia lama dalam warna baru
Pada penghujung September 2020, ammonia biru (1) pertama di dunia dihantar dari Arab Saudi ke Jepun, yang, menurut laporan akhbar, akan digunakan dalam loji kuasa untuk menghasilkan elektrik tanpa pelepasan karbon dioksida. Bagi yang belum tahu, ini mungkin kelihatan agak samar. Adakah terdapat bahan api ajaib baru?
Saudi Aramco, di belakang pengangkutan, dihasilkan bahan api melalui penukaran hidrokarbon (iaitu produk terbitan petroleum) kepada hidrogen dan kemudian menukar produk kepada ammonia, menangkap hasil sampingan karbon dioksida. Oleh itu, ammonia menyimpan hidrogen, yang juga dirujuk sebagai hidrogen "biru", berbanding hidrogen "hijau", yang berasal daripada sumber boleh diperbaharui dan bukannya bahan api fosil. Ia juga boleh dibakar sebagai bahan api dalam loji kuasa haba, yang penting tanpa pelepasan karbon dioksida.
Kenapa lebih baik disimpan mengangkut hidrogen yang terikat dalam ammonia daripada hanya hidrogen tulen? "Amoniak lebih mudah dicairkan - ia terpeluwap pada minus 33 darjah Celsius - dan mengandungi 1,7 kali lebih hidrogen bagi setiap meter padu daripada hidrogen cecair," menurut kajian oleh bank pelaburan HSBC yang menyokong teknologi baharu itu.
Arab Saudi, pengeksport minyak terbesar dunia, sedang melabur dalam teknologi untuk mengekstrak hidrogen daripada bahan api fosil dan menukar produk kepada ammonia. Syarikat Amerika Air Products & Chemicals Inc. pada musim panas menandatangani perjanjian dengan syarikat Saudi ACWA Power International dan organisasi yang bertanggungjawab untuk pembinaan kota futuristik masa depan Neom (2), yang kerajaan mahu membina di pantai Laut Merah. Di bawah perjanjian itu, loji ammonia bernilai $XNUMX bilion akan dibina berasaskan hidrogen yang dikuasakan oleh sumber tenaga boleh diperbaharui.
2. Salah satu visualisasi bandar Neom yang futuristik di Saudi.
Hidrogen diketahui sebagai bahan api bersih yang, apabila dibakar, tidak menghasilkan apa-apa selain wap air. Ia sering dibentangkan sebagai sumber tenaga hijau yang hebat. Walau bagaimanapun, realitinya sedikit lebih rumit. Keseimbangan keseluruhan pelepasan hidrogen adalah bersih seperti bahan api yang digunakan untuk menghasilkannya. Dengan mengambil kira jumlah baki pelepasan, jenis gas seperti hidrogen hijau, hidrogen biru dan hidrogen kelabu dikeluarkan. Hidrogen hijau ia dihasilkan hanya menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui dan bebas karbon. Hidrogen kelabu, bentuk hidrogen yang paling biasa dalam ekonomi, dihasilkan daripada bahan api fosil, yang bermaksud bahawa pelepasan hidrogen karbon rendah sebahagian besarnya diimbangi oleh proses pembuatan. Hidrogen biru ialah nama yang diberikan kepada hidrogen yang diperoleh hanya daripada gas asli, yang mempunyai pelepasan karbon dioksida yang lebih rendah dan lebih bersih daripada kebanyakan bahan api fosil.
Ammonia ialah sebatian kimia yang mengandungi tiga molekul hidrogen dan satu molekul nitrogen. Dalam pengertian ini, ia "menyimpan" hidrogen dan boleh digunakan sebagai bahan mentah untuk pengeluaran "hidrogen mampan". Ammonia sendiri, seperti hidrogen, tidak mengeluarkan karbon dioksida apabila dibakar di loji kuasa haba. Warna biru dalam nama bermakna ia dihasilkan menggunakan gas asli (dan dalam beberapa kes, arang batu). Ia dianggap sebagai bentuk pengeluaran tenaga yang lebih hijau juga disebabkan oleh keupayaan untuk menangkap dan mengasingkan karbon dioksida (CCS) semasa proses penukaran. Sekurang-kurangnya itulah yang dijamin oleh syarikat Aramco, yang menghasilkan sedemikian.
Dari biru kepada hijau
Ramai pakar percaya bahawa teknik yang diterangkan di atas hanyalah langkah peralihan, dan matlamatnya adalah untuk mencapai pengeluaran ammonia hijau yang cekap. Sudah tentu, yang ini tidak akan berbeza dalam komposisi kimia, sama seperti biru tidak berbeza dalam komposisi kimia daripada mana-mana ammonia lain. Intinya ialah proses pengeluaran versi hijau akan benar-benar bebas pelepasan dan tidak akan ada kaitan dengan bahan api fosil. Ini boleh menjadi, sebagai contoh, sebuah loji untuk pengeluaran hidrogen boleh diperbaharui, yang kemudiannya ditukar kepada ammonia untuk penyimpanan dan pengangkutan yang lebih mudah.
Pada Disember 2018, satu laporan telah diterbitkan oleh Suruhanjaya Peralihan Tenaga British, "satu gabungan pemimpin perniagaan, kewangan dan masyarakat sivil dari seluruh industri yang menghasilkan dan menggunakan tenaga." Misi Mungkin. Menurut pengarang, penyahkarbonan ammonia sepenuhnya menjelang 2050 boleh dilaksanakan secara teknikal dan ekonomi, tetapi ammonia biru tidak akan menjadi masalah dalam beberapa dekad. Ia akhirnya akan menguasai ammonia hijau. Ini disebabkan oleh kos yang tinggi untuk menangkap 10-20% CO terakhir, kata laporan itu.2 dalam proses pengeluaran. Walau bagaimanapun, pengulas lain telah menegaskan bahawa ramalan ini adalah berdasarkan keadaan seni. Sementara itu, penyelidikan mengenai kaedah baru untuk sintesis ammonia diteruskan.
Sebagai contoh Matteo Masanti, seorang jurutera di Casale SA (ahli Persatuan Tenaga Ammonia), memperkenalkan proses yang baru dipatenkan untuk "menukar gas asli kepada ammonia sambil mengurangkan pelepasan COXNUMX".2 kepada atmosfera sehingga 80% berhubung dengan teknologi terbaik yang ada”. Ringkasnya, beliau bercadang untuk menggantikan unit CDR (penyingkiran karbon dioksida) yang digunakan untuk menangkap karbon dioksida daripada gas ekzos selepas pembakaran dengan "strategi penyahkarbonan pra-bakar".
Terdapat banyak idea baru yang lain. Syarikat Amerika Monolith Materials menawarkan "proses elektrik baharu untuk menukar gas asli kepada karbon dalam bentuk jelaga dan hidrogen dengan kecekapan tinggi." Arang batu bukan pembaziran di sini, tetapi bahan yang boleh berbentuk komoditi yang bernilai komersial. Syarikat itu mahu menyimpan hidrogen bukan sahaja dalam bentuk ammonia, tetapi juga, sebagai contoh, dalam metanol. Terdapat juga eSMR, kaedah yang dibangunkan oleh Haldor Topsoe dari Denmark berdasarkan penggunaan tenaga elektrik yang dijana daripada sumber yang boleh diperbaharui sebagai sumber tambahan haba proses pada peringkat pembentukan semula wap metana dalam penghasilan hidrogen di loji ammonia. Pengurangan pelepasan CO diramalkan2 untuk pengeluaran ammonia kira-kira 30%.
Seperti yang anda ketahui, Orlen kami juga terlibat dalam pengeluaran hidrogen. Beliau bercakap tentang pengeluaran ammonia hijau sebagai simpanan tenaga di Kongres Kimia Poland pada September 2020, i.e. beberapa hari sebelum berlepas pengangkutan yang disebutkan di atas ke Jepun, Jacek Mendelewski, ahli lembaga Anwil daripada kumpulan PKN Orlen. Malah, ia mungkin ammonia birumengikut klasifikasi di atas. Tidak jelas dari kenyataan ini bahawa produk ini sudah dikeluarkan oleh Anwil, tetapi boleh diandaikan bahawa terdapat rancangan di Poland untuk menghasilkan sekurang-kurangnya ammonia biru.
