Gammel kjemi i nye farger

I slutten av september 2020 ble verdens første parti blå ammoniakk (1) sendt fra Saudi-Arabia til Japan, som ifølge pressemeldinger skulle brukes i kraftverk for å produsere elektrisitet uten utslipp av karbondioksid. For de uinnvidde kan dette virke litt kryptisk. Finnes det et nytt mirakeldrivstoff?

Saudi Aramco, bak transporten, produserte drivstoff ved hydrokarbonkonvertering (dvs. petroleumsavledede produkter) til hydrogen og deretter konvertere produktet til ammoniakk, og fanger opp karbondioksidbiproduktet. Dermed lagrer ammoniakk hydrogen, som også omtales som «blått» hydrogen, i motsetning til «grønt» hydrogen, som kommer fra fornybare kilder i stedet for fossilt brensel. Det kan også brennes som drivstoff i termiske kraftverk, viktigst uten utslipp av karbondioksid.

Hvorfor er det bedre å lagre transporterer hydrogen bundet i ammoniakk enn bare rent hydrogen? "Ammoniakk er lettere å gjøre flytende - den kondenserer ved minus 33 grader Celsius - og inneholder 1,7 ganger mer hydrogen per kubikkmeter enn flytende hydrogen," ifølge en studie fra investeringsbanken HSBC som støtter den nye teknologien.

Saudi-Arabia, verdens største oljeeksportør, investerer i teknologi for å utvinne hydrogen fra fossilt brensel og konvertere produktet til ammoniakk. Det amerikanske selskapet Air Products & Chemicals Inc. i sommer undertegnet en avtale med det saudiske selskapet ACWA Power International og organisasjoner som er ansvarlige for byggingen av den fremtidige futuristiske byen Neom (2), som kongeriket ønsker å bygge på Rødehavskysten. I henhold til avtalen skal et ammoniakkanlegg på XNUMX milliarder dollar bygges ved bruk av hydrogen drevet av fornybare energikilder.

2. En av visualiseringene av den futuristiske saudiske byen Neom.

Hydrogen er kjent for å være et rent drivstoff som, når det brennes, ikke produserer annet enn vanndamp. Det blir ofte presentert som en stor kilde til grønn energi. Virkeligheten er imidlertid litt mer komplisert. Den totale balansen av hydrogenutslipp er like ren som drivstoffet som brukes til å produsere det. Tatt i betraktning den totale utslippsbalansen slippes det ut gasstyper som grønt hydrogen, blått hydrogen og grått hydrogen. Grønt hydrogen den produseres kun ved hjelp av fornybare og karbonfrie energikilder. Grått hydrogen, den vanligste formen for hydrogen i økonomien, produseres fra fossilt brensel, noe som betyr at lavkarbon-hydrogenutslipp i stor grad utlignes av produksjonsprosessen. Blått hydrogen er navnet på hydrogen som kun kommer fra naturgass, som har lavere utslipp av karbondioksid og er renere enn de fleste fossile brensler.

Ammoniakk er en kjemisk forbindelse som inneholder tre hydrogenmolekyler og ett nitrogenmolekyl. Slik sett "lagrer" det hydrogen og kan brukes som råstoff for produksjon av "bærekraftig hydrogen". Ammoniakk i seg selv, i likhet med hydrogen, slipper ikke ut karbondioksid når det brennes på et termisk kraftverk. Den blå fargen i navnet betyr at den er produsert ved bruk av naturgass (og i noen tilfeller kull). Det regnes som en grønnere form for energiproduksjon også på grunn av evnen til å fange og binde karbondioksid (CCS) under konverteringsprosessen. Det forsikrer i hvert fall selskapet Aramco, som produserer slike.

Fra blått til grønt

Mange eksperter mener at teknikken beskrevet ovenfor bare er et overgangssteg, og målet er å oppnå effektiv produksjon av grønn ammoniakk. Selvfølgelig vil denne ikke skille seg i kjemisk sammensetning, akkurat som blå ikke skiller seg i kjemisk sammensetning fra annen ammoniakk. Poenget er rett og slett at produksjonsprosessen til den grønne versjonen vil helt utslippsfri og vil ikke ha noe med fossilt brensel å gjøre. Dette kan for eksempel være et anlegg for produksjon av fornybart hydrogen, som deretter omdannes til ammoniakk for enklere lagring og transport.

I desember 2018 ble en rapport publisert av British Energy Transition Commission, "en koalisjon av ledere for næringsliv, finans og sivilsamfunn fra hele industrien som produserer og bruker energi." Oppdrag mulig. Ifølge forfatterne er fullstendig avkarbonisering av ammoniakk innen 2050 teknisk og økonomisk mulig, men blå ammoniakk vil ikke ha noen betydning om noen tiår. Det vil til slutt dominere grønn ammoniakk. Dette skyldes de høye kostnadene ved å fange de siste 10-20% CO, heter det i rapporten.₂ i produksjonsprosessen. Andre kommentatorer har imidlertid påpekt at disse spådommene er basert på den nyeste teknologien. I mellomtiden fortsetter forskningen på nye metoder for syntese av ammoniakk.

For eksempel Matteo Masanti, en ingeniør ved Casale SA (medlem av Ammonia Energy Association), presenterte en nylig patentert prosess for "konvertering av naturgass til ammoniakk for å redusere COXNUMX-utslipp".₂ til atmosfæren opptil 80 % i forhold til de beste tilgjengelige teknologiene”. Enkelt sagt foreslår han å erstatte CDR-enheten (karbondioksidfjerning) som brukes til å fange karbondioksid fra eksosgasser etter forbrenning med en "pre-burn decarburization-strategi".

Det er mange andre nye ideer. Det amerikanske selskapet Monolith Materials foreslår «en ny elektrisk prosess for å omdanne naturgass til karbon i form av sot og hydrogen med høy effektivitet». Kull er ikke avfall her, men et stoff som kan ta form av en kommersielt verdifull vare. Selskapet ønsker å lagre hydrogen ikke bare i form av ammoniakk, men også for eksempel i metanol. Det finnes også eSMR, en metode utviklet av Haldor Topsoe fra Danmark basert på bruk av elektrisitet produsert fra fornybare kilder som en ekstra kilde til prosessvarme på stadiet med dampreformering av metan ved produksjon av hydrogen ved et ammoniakkanlegg. Reduserte CO-utslipp er spådd₂ for ammoniakkproduksjon ca. 30 %.

Som du vet driver vår Orlen også med produksjon av hydrogen. Han snakket om produksjon av grønn ammoniakk som energilager på Polish Chemical Congress i september 2020, dvs. noen dager før avgang av den nevnte transporten til Japan, Jacek Mendelewski, styremedlem i Anwil fra PKN Orlen-gruppen. Faktisk var det sannsynligvis blå ammoniakki henhold til klassifiseringen ovenfor. Det er ikke klart av denne uttalelsen at dette produktet allerede er produsert av Anwil, men det kan antas at det er planer i Polen om å produsere minst blå ammoniakk.