Kemia ya zamani katika rangi mpya

Mwishoni mwa Septemba 2020, amonia ya kwanza ya bluu (1) duniani ilisafirishwa kutoka Saudi Arabia hadi Japani, ambayo, kulingana na ripoti za vyombo vya habari, ilipaswa kutumika katika mitambo ya kuzalisha umeme bila utoaji wa dioksidi kaboni. Kwa wasiojua, hii inaweza kuonekana kuwa ya fumbo. Je, kuna mafuta mapya ya miujiza?

Saudi Aramco, nyuma ya usafiri, zinazozalishwa mafuta kwa ubadilishaji wa hidrokaboni (yaani, bidhaa zinazotokana na mafuta ya petroli) hadi hidrojeni na kisha kubadilisha bidhaa hadi amonia, na kukamata dioksidi kaboni. Kwa hivyo, amonia huhifadhi hidrojeni, ambayo pia inajulikana kama hidrojeni ya "bluu", kinyume na hidrojeni ya "kijani", ambayo hutoka kwa vyanzo vinavyoweza kurejeshwa badala ya nishati ya mafuta. Inaweza pia kuchomwa kama mafuta katika mitambo ya nishati ya joto, muhimu bila utoaji wa dioksidi kaboni.

Kwa nini ni bora kuhifadhi husafirisha hidrojeni iliyofungwa katika amonia kuliko hidrojeni safi tu? "Amonia ni rahisi kuyeyusha - huganda kwa nyuzi 33 - na ina hidrojeni mara 1,7 zaidi kwa kila mita ya ujazo kuliko hidrojeni iliyoyeyuka," kulingana na utafiti wa benki ya uwekezaji ya HSBC inayounga mkono teknolojia mpya.

Saudi Arabia, msafirishaji mkubwa zaidi wa mafuta duniani, anawekeza katika teknolojia ya kuchimba hidrojeni kutoka kwa nishati ya mafuta na kubadilisha bidhaa hiyo kuwa amonia. Kampuni ya Kimarekani ya Air Products & Chemicals Inc. katika majira ya joto ilitia saini makubaliano na kampuni ya Saudi ACWA Power International na mashirika yanayohusika na ujenzi wa mji wa baadaye wa Neom (2), ambao ufalme huo unataka kujenga kwenye pwani ya Bahari ya Shamu. Chini ya makubaliano hayo, kiwanda cha amonia cha dola bilioni XNUMX kitajengwa kwa kutumia hidrojeni inayoendeshwa na vyanzo vya nishati mbadala.

2. Moja ya taswira ya jiji la Saudi la Neom la siku zijazo.

Hidrojeni inajulikana kuwa mafuta safi ambayo, inapochomwa, haitoi chochote isipokuwa mvuke wa maji. Mara nyingi huwasilishwa kama chanzo kikubwa cha nishati ya kijani. Hata hivyo, ukweli ni ngumu zaidi kidogo. Usawa wa jumla wa uzalishaji wa hidrojeni ni safi kama mafuta yanayotumiwa kuizalisha. Kwa kuzingatia usawa wa jumla wa uzalishaji, aina kama hizo za gesi kama hidrojeni ya kijani, hidrojeni ya bluu na hidrojeni ya kijivu hutolewa. hidrojeni ya kijani inazalishwa kwa kutumia vyanzo vya nishati mbadala na visivyo na kaboni pekee. Hidrojeni ya kijivu, aina ya kawaida ya hidrojeni katika uchumi, hutolewa kutoka kwa nishati ya mafuta, ikimaanisha kuwa uzalishaji wa hidrojeni ya kaboni ya chini hupunguzwa kwa kiasi kikubwa na mchakato wa utengenezaji. Hydrojeni ya Bluu ni jina linalopewa hidrojeni inayotokana na gesi asilia pekee, ambayo ina utoaji wa chini wa kaboni dioksidi na ni safi zaidi kuliko nishati nyingi za mafuta.

Amonia ni kiwanja cha kemikali kilicho na molekuli tatu za hidrojeni na molekuli moja ya nitrojeni. Kwa maana hii, "huhifadhi" hidrojeni na inaweza kutumika kama malisho kwa ajili ya uzalishaji wa "hidrojeni endelevu". Amonia yenyewe, kama hidrojeni, haitoi kaboni dioksidi inapochomwa kwenye mtambo wa nishati ya joto. Rangi ya bluu katika jina ina maana kwamba huzalishwa kwa kutumia gesi asilia (na katika baadhi ya matukio, makaa ya mawe). Inachukuliwa kuwa aina ya kijani kibichi zaidi ya uzalishaji wa nishati pia kwa sababu ya uwezo wa kunasa na kuchukua kaboni dioksidi (CCS) wakati wa mchakato wa ubadilishaji. Angalau hivyo ndivyo kampuni ya Aramco, ambayo inazalisha vile, inahakikisha.

Kutoka bluu hadi kijani

Wataalamu wengi wanaamini kuwa mbinu iliyoelezwa hapo juu ni hatua ya mpito tu, na lengo ni kufikia ufanisi wa uzalishaji wa amonia ya kijani. Kwa kweli, hii haitatofautiana katika muundo wa kemikali, kama vile bluu haina tofauti katika muundo wa kemikali kutoka kwa amonia nyingine yoyote. Jambo ni kwamba mchakato wa uzalishaji wa toleo la kijani utakuwa bila uzalishaji kabisa na haitakuwa na uhusiano wowote na nishati ya kisukuku. Hii inaweza kuwa, kwa mfano, mmea kwa ajili ya uzalishaji wa hidrojeni inayoweza kurejeshwa, ambayo inabadilishwa kuwa amonia kwa ajili ya kuhifadhi na usafiri rahisi.

Mnamo Desemba 2018, ripoti ilichapishwa na Tume ya Mpito ya Nishati ya Uingereza, "muungano wa viongozi wa biashara, kifedha na mashirika ya kiraia kutoka sekta zote zinazozalisha na kutumia nishati." Dhamira Inawezekana. Kulingana na waandishi, uondoaji kamili wa amonia ifikapo 2050 inawezekana kiufundi na kiuchumi, lakini amonia ya bluu haijalishi katika miongo michache. Hatimaye itatawala amonia ya kijani. Hii ni kutokana na gharama kubwa ya kukamata CO 10-20% ya mwisho, ripoti inasema.₂ katika mchakato wa uzalishaji. Hata hivyo, wachambuzi wengine wameeleza kuwa utabiri huu umejikita katika hali ya kisasa. Wakati huo huo, utafiti juu ya mbinu mpya za awali ya amonia unaendelea.

Kwa mfano Matteo Masanti, mhandisi katika Casale SA (mwanachama wa Jumuiya ya Nishati ya Amonia), aliwasilisha mchakato mpya wenye hati miliki wa "kubadilisha gesi asilia kuwa amonia ili kupunguza uzalishaji wa COXNUMX".₂ kwa angahewa hadi 80% kuhusiana na teknolojia bora zaidi zinazopatikana”. Kwa ufupi, anapendekeza kuchukua nafasi ya kitengo cha CDR (kuondoa dioksidi kaboni) kinachotumiwa kunasa kaboni dioksidi kutoka kwa gesi za kutolea nje baada ya mwako na "mkakati wa uondoaji wa moto kabla ya kuchoma".

Kuna mawazo mengine mengi mapya. Kampuni ya Marekani ya Monolith Materials inapendekeza "mchakato mpya wa umeme wa kubadilisha gesi asilia ndani ya kaboni kwa namna ya soti na hidrojeni kwa ufanisi wa juu." Makaa ya mawe sio upotevu hapa, lakini ni dutu ambayo inaweza kuchukua fomu ya bidhaa yenye thamani ya kibiashara. Kampuni inataka kuhifadhi hidrojeni si tu kwa namna ya amonia, lakini pia, kwa mfano, katika methanol. Pia kuna eSMR, mbinu iliyotengenezwa na Haldor Topsoe kutoka Denmark kwa kuzingatia matumizi ya umeme unaotokana na vyanzo mbadala kama chanzo cha ziada cha joto la mchakato katika hatua ya urekebishaji wa mvuke wa methane katika utengenezaji wa hidrojeni kwenye mmea wa amonia. Uzalishaji wa CO uliopungua unatabiriwa₂ kwa ajili ya uzalishaji wa amonia kuhusu 30%.

Kama unavyojua, Orlen wetu pia anahusika katika utengenezaji wa hidrojeni. Alizungumza juu ya utengenezaji wa amonia ya kijani kama hifadhi ya nishati katika Kongamano la Kemikali la Kipolishi mnamo Septemba 2020, i.e. siku chache kabla ya kuondoka kwa usafiri uliotajwa hapo juu kwenda Japan, Jacek Mendelewski, mjumbe wa bodi ya Anwil kutoka kundi la PKN Orlen. Kwa kweli, ilikuwa pengine amonia ya bluukulingana na uainishaji hapo juu. Sio wazi kutoka kwa taarifa hii kwamba bidhaa hii tayari imetengenezwa na Anwil, lakini inaweza kuzingatiwa kuwa kuna mipango nchini Poland kuzalisha angalau amonia ya bluu.