Стара химия в нови цветове

В края на септември 2020 г. първият в света син амоняк (1) беше изпратен от Саудитска Арабия до Япония, който според съобщения в пресата трябваше да се използва в електроцентрали за производство на електричество без емисии на въглероден диоксид. За непосветените това може да изглежда малко загадъчно. Има ли ново чудодейно гориво?

Saudi Aramco, която стои зад транспорта, произвежда гориво чрез преобразуване на въглеводороди (т.е. продукти, получени от петрол) до водород и след това преобразувайте продукта в амоняк, улавяйки страничния продукт въглероден диоксид. По този начин амонякът съхранява водород, който също се нарича "син" водород, за разлика от "зеления" водород, който идва от възобновяеми източници, а не от изкопаеми горива. Може да се изгаря и като гориво в топлоелектрически централи, което е важно без емисии на въглероден диоксид.

Защо е по-добре да се съхранява пренася водород, свързан в амоняк отколкото просто чист водород? „Амонякът се втечнява по-лесно – той кондензира при минус 33 градуса по Целзий – и съдържа 1,7 пъти повече водород на кубичен метър от втечнения водород“, според проучване на инвестиционната банка HSBC, подкрепящо новата технология.

Саудитска Арабия, най-големият износител на петрол в света, инвестира в технология за извличане на водород от изкопаеми горива и превръщане на продукта в амоняк. Американската компания Air Products & Chemicals Inc. през лятото подписа споразумение със саудитската компания ACWA Power International и организации, отговорни за изграждането на бъдещия футуристичен град Неом (2), който кралството иска да построи на брега на Червено море. Съгласно споразумението завод за амоняк на стойност XNUMX милиарда долара ще бъде изграден с помощта на водород, захранван от възобновяеми енергийни източници.

2. Една от визуализациите на футуристичния саудитски град Неом.

Известно е, че водородът е чисто гориво, което при изгаряне не произвежда нищо друго освен водна пара. Често се представя като чудесен източник на зелена енергия. Реалността обаче е малко по-сложна. Общият баланс на водородните емисии е толкова чист, колкото и горивото, използвано за производството му. Като се вземе предвид общият баланс на емисиите, се отделят такива видове газ като зелен водород, син водород и сив водород. Зелен водород произвежда се само от възобновяеми и без въглеродни източници на енергия. Сивият водород, най-често срещаната форма на водород в икономиката, се произвежда от изкопаеми горива, което означава, че нисковъглеродните водородни емисии се компенсират до голяма степен от производствения процес. Син водород е името, дадено на водорода, получен само от природен газ, който има по-ниски емисии на въглероден диоксид и е по-чист от повечето изкопаеми горива.

Амонякът е химично съединение, съдържащо три водородни молекули и една азотна молекула. В този смисъл той "съхранява" водород и може да се използва като суровина за производството на "устойчив водород". Самият амоняк, подобно на водорода, не отделя въглероден диоксид, когато се изгаря в топлоелектрическа централа. Синият цвят в името означава, че се произвежда от природен газ (и в някои случаи въглища). Смята се за по-екологична форма на производство на енергия и поради способността за улавяне и отделяне на въглероден диоксид (CCS) по време на процеса на преобразуване. Поне така уверяват от компанията Aramco, която произвежда такива.

От синьо към зелено

Много експерти смятат, че описаната по-горе техника е само преходна стъпка, а целта е да се постигне ефективно производство на зелен амоняк. Разбира се, този няма да се различава по химичен състав, както синият не се различава по химичен състав от всеки друг амоняк. Въпросът е просто, че производственият процес на зелената версия ще напълно без емисии и няма да има нищо общо с изкопаемите горива. Това може да бъде например инсталация за производство на възобновяем водород, който след това се превръща в амоняк за по-лесно съхранение и транспорт.

През декември 2018 г. беше публикуван доклад от Британската комисия за енергиен преход, „коалиция от лидери на бизнеса, финансите и гражданското общество от различни индустрии, които произвеждат и използват енергия“. Мисията възможна. Според авторите пълната декарбонизация на амоняка до 2050 г. е технически и икономически осъществима, но синият амоняк няма да има значение след няколко десетилетия. В крайна сметка ще доминира зелен амоняк. Това се дължи на високата цена за улавяне на последните 10-20% CO, се казва в доклада.₂ в производствения процес. Други коментатори обаче посочиха, че тези прогнози се основават на състоянието на техниката. Междувременно продължават изследванията върху нови методи за синтез на амоняк.

Например Матео Масанти, инженер в Casale SA (член на Ammonia Energy Association), представи наскоро патентован процес за „преобразуване на природен газ в амоняк за намаляване на емисиите на COXNUMX“.₂ в атмосферата до 80% по отношение на най-добрите налични технологии”. Казано по-просто, той предлага да се замени CDR (премахване на въглероден диоксид) модул, използван за улавяне на въглероден диоксид от отработените газове след изгаряне със „стратегия за обезвъглеродяване преди изгаряне“.

Има много други нови идеи. Американската компания Monolith Materials предлага "нов електрически процес за превръщане на природния газ във въглерод под формата на сажди и водород с висока ефективност". Тук въглищата не са отпадъци, а вещество, което може да приеме формата на стока с търговска стойност. Компанията иска да съхранява водород не само под формата на амоняк, но и например в метанол. Съществува и eSMR, метод, разработен от Халдор Топсе от Дания, базиран на използване на електроенергия, произведена от възобновяеми източници като допълнителен източник на технологична топлина на етапа на парно реформиране на метан при производството на водород в завод за амоняк. Предвиждат се намалени емисии на CO₂ за производство на амоняк около 30%.

Както знаете, нашият Орлен също се занимава с производство на водород. Той говори за производството на зелен амоняк като хранилище на енергия на Полския химически конгрес през септември 2020 г., т.е. няколко дни преди заминаването на гореспоменатия транспорт за Япония, Яцек Менделевски, член на борда на Anwil от групата PKN Orlen. Всъщност вероятно беше така син амонякспоред горната класификация. От това изявление не става ясно, че този продукт вече се произвежда от Anwil, но може да се предположи, че в Полша има планове за производство на поне син амоняк.