Gammel kemi i nye farver

I slutningen af ​​september 2020 blev verdens første blå ammoniak (1) sendt fra Saudi-Arabien til Japan, som ifølge presserapporter skulle bruges i kraftværker til at producere elektricitet uden kuldioxidudledning. For de uindviede kan dette virke lidt kryptisk. Er der et nyt mirakelbrændstof?

Saudi Aramco, bag transporten, producerede brændstof ved kulbrinteomdannelse (dvs. råolieafledte produkter) til brint og derefter omdanne produktet til ammoniak, hvorved kuldioxidbiproduktet opfanges. Således lagrer ammoniak brint, som også omtales som "blåt" brint, i modsætning til "grønt" brint, som kommer fra vedvarende kilder frem for fossile brændstoffer. Det kan også afbrændes som brændstof i termiske kraftværker, vigtigere uden kuldioxidemissioner.

Hvorfor er det bedre at opbevare transporterer brint bundet i ammoniak end blot ren brint? "Ammoniak er lettere at gøre flydende - det kondenserer ved minus 33 grader Celsius - og indeholder 1,7 gange mere brint pr. kubikmeter end flydende brint," ifølge en undersøgelse fra investeringsbanken HSBC, der understøtter den nye teknologi.

Saudi-Arabien, verdens største olieeksportør, investerer i teknologi til at udvinde brint fra fossile brændstoffer og omdanne produktet til ammoniak. Det amerikanske selskab Air Products & Chemicals Inc. i sommer underskrev en aftale med det saudiske firma ACWA Power International og organisationer, der er ansvarlige for opførelsen af ​​den fremtidige futuristiske by Neom (2), som kongeriget ønsker at bygge på Rødehavets kyst. I henhold til aftalen vil der blive bygget et ammoniakanlæg til $XNUMX milliarder baseret på brint drevet af vedvarende energikilder.

2. En af visualiseringerne af den futuristiske saudiske by Neom.

Brint er kendt for at være et rent brændstof, der, når det forbrændes, ikke producerer andet end vanddamp. Det præsenteres ofte som en stor kilde til grøn energi. Virkeligheden er dog lidt mere kompliceret. Den overordnede balance mellem brint-emissioner er lige så ren som det brændstof, der bruges til at producere det. Under hensyntagen til den samlede emissionsbalance udledes gastyper som grøn brint, blå brint og grå brint. Grøn brint det er kun produceret ved hjælp af vedvarende og kulstoffri energikilder. Grå brint, den mest almindelige form for brint i økonomien, er fremstillet af fossile brændstoffer, hvilket betyder, at kulstoffattige brint-emissioner stort set udlignes af fremstillingsprocessen. Blå brint er navnet på brint, der kun stammer fra naturgas, som har lavere kuldioxidemissioner og er renere end de fleste fossile brændstoffer.

Ammoniak er en kemisk forbindelse, der indeholder tre brintmolekyler og et nitrogenmolekyle. I denne forstand "lagrer" det brint og kan bruges som råmateriale til produktion af "bæredygtigt brint". Ammoniak i sig selv, ligesom brint, udleder ikke kuldioxid, når det brændes på et termisk kraftværk. Den blå farve i navnet betyder, at den er produceret ved hjælp af naturgas (og i nogle tilfælde kul). Det betragtes som en grønnere form for energiproduktion også på grund af evnen til at opfange og binde kuldioxid (CCS) under konverteringsprocessen. Det forsikrer i hvert fald firmaet Aramco, som producerer sådanne.

Fra blå til grøn

Mange eksperter mener, at den ovenfor beskrevne teknik kun er et overgangstrin, og målet er at opnå en effektiv produktion af grøn ammoniak. Denne vil naturligvis ikke adskille sig i kemisk sammensætning, ligesom blå ikke adskiller sig i kemisk sammensætning fra enhver anden ammoniak. Pointen er blot, at produktionsprocessen af ​​den grønne version vil fuldstændig emissionsfri og vil ikke have noget at gøre med fossile brændstoffer. Det kan for eksempel være et anlæg til produktion af vedvarende brint, som så omdannes til ammoniak for lettere opbevaring og transport.

I december 2018 blev en rapport udgivet af British Energy Transition Commission, "en koalition af ledere fra erhvervslivet, finans- og civilsamfundet fra tværs af industrier, der producerer og bruger energi." Mission Mulig. Ifølge forfatterne er fuldstændig dekarbonisering af ammoniak i 2050 teknisk og økonomisk gennemførlig, men blå ammoniak vil ikke betyde noget om et par årtier. Det vil til sidst dominere grøn ammoniak. Dette skyldes de høje omkostninger ved at fange de sidste 10-20% CO, siger rapporten.₂ i produktionsprocessen. Andre kommentatorer har dog påpeget, at disse forudsigelser er baseret på det nyeste. I mellemtiden fortsætter forskningen i nye metoder til syntese af ammoniak.

For eksempel Matteo Masanti, en ingeniør hos Casale SA (medlem af Ammoniak Energy Association), introducerede en nyligt patenteret proces til "konvertering af naturgas til ammoniak, samtidig med at COXNUMX-emissioner reduceres".₂ til atmosfæren op til 80 % i forhold til de bedste tilgængelige teknologier”. Kort sagt foreslår han at erstatte CDR-enheden (carbondioxidfjernelse), der bruges til at opfange kuldioxid fra udstødningsgasser efter forbrænding med en "pre-burn decarburization-strategi".

Der er mange andre nye ideer. Det amerikanske firma Monolith Materials tilbyder "en ny elektrisk proces til at omdanne naturgas til kulstof i form af sod og brint med høj effektivitet." Kul er ikke spild her, men et stof, der kan tage form af en kommercielt værdifuld vare. Virksomheden ønsker at opbevare brint ikke kun i form af ammoniak, men også for eksempel i methanol. Der er også eSMR, en metode udviklet af Haldor Topsoe fra Danmark baseret på brug af elektricitet fra vedvarende energikilder som en ekstra kilde til procesvarme på stadiet med dampreformering af metan i produktionen af ​​brint på et ammoniakanlæg. Der forventes reduceret CO-udledning₂ for ammoniakproduktion omkring 30%.

Som du ved, er vores Orlen også engageret i produktion af brint. Han talte om produktionen af ​​grøn ammoniak som energilager på den polske kemikaliekongres i september 2020, dvs. få dage før den førnævnte transports afgang til Japan, Jacek Mendelevsky, bestyrelsesmedlem i Anwil fra PKN Orlen-gruppen. Faktisk var det nok blå ammoniaki henhold til ovenstående klassifikation. Det fremgår ikke klart af denne udtalelse, at dette produkt allerede er fremstillet af Anwil, men det kan antages, at der i Polen er planer om at producere mindst blå ammoniak.