كيمياء قديمة بألوان جديدة
في نهاية سبتمبر 2020 ، تم إرسال الدفعة الأولى في العالم من الأمونيا الزرقاء (1) من المملكة العربية السعودية إلى اليابان ، والتي ، وفقًا لتقارير صحفية ، كان من المقرر استخدامها في محطات توليد الكهرباء لإنتاج الكهرباء دون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. بالنسبة للمبتدئين ، قد يبدو هذا غامضًا بعض الشيء. هل هناك وقود معجزة جديد؟
ارامكو السعودية خلف النقل تنتج الوقود عن طريق تحويل الهيدروكربونات (أي المنتجات المشتقة من البترول) إلى الهيدروجين ثم تحويل المنتج إلى أمونيا ، والتقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج الثانوي. وبالتالي ، تخزن الأمونيا الهيدروجين ، والذي يشار إليه أيضًا باسم الهيدروجين "الأزرق" ، على عكس الهيدروجين "الأخضر" ، والذي يأتي من مصادر متجددة بدلاً من الوقود الأحفوري. يمكن أيضًا حرقه كوقود في محطات الطاقة الحرارية ، والأهم من ذلك بدون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
لماذا من الأفضل تخزينها ينقل الهيدروجين المرتبط بالأمونيا من مجرد هيدروجين نقي؟ "الأمونيا أسهل في التسييل - فهي تتكثف عند 33 درجة مئوية تحت الصفر - وتحتوي على 1,7 مرة من الهيدروجين لكل متر مكعب أكثر من الهيدروجين المسال ،" وفقًا لدراسة أجراها بنك HSBC الاستثماري يدعم التكنولوجيا الجديدة.
العربية السعودية، أكبر مصدر للنفط في العالم ، تستثمر في التكنولوجيا لاستخراج الهيدروجين من الوقود الأحفوري وتحويل المنتج إلى الأمونيا. الشركة الأمريكية Air Products & Chemicals Inc. في الصيف وقعت اتفاقية مع شركة أكوا باور انترناشيونال السعودية والمنظمات المسؤولة عن بناء مدينة نيوم المستقبلية (2) ، والتي تريد المملكة بناءها على ساحل البحر الأحمر. وبموجب الاتفاقية ، سيتم بناء مصنع للأمونيا بقيمة XNUMX مليارات دولار باستخدام الهيدروجين المدعوم من مصادر الطاقة المتجددة.
2. أحد تصورات مدينة نيوم السعودية المستقبلية.
من المعروف أن الهيدروجين وقود نظيف لا ينتج عند حرقه سوى بخار الماء. غالبًا ما يتم تقديمه كمصدر كبير للطاقة الخضراء. ومع ذلك ، فإن الواقع أكثر تعقيدًا بعض الشيء. التوازن الإجمالي لانبعاثات الهيدروجين نظيف مثل الوقود المستخدم لإنتاجه. مع الأخذ في الاعتبار التوازن الإجمالي للانبعاثات ، تنبعث أنواع من الغازات مثل الهيدروجين الأخضر والهيدروجين الأزرق والهيدروجين الرمادي. الهيدروجين الأخضر يتم إنتاجه باستخدام مصادر الطاقة المتجددة والخالية من الكربون فقط. يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي ، وهو الشكل الأكثر شيوعًا للهيدروجين في الاقتصاد ، من الوقود الأحفوري ، مما يعني أن انبعاثات الهيدروجين منخفضة الكربون يتم تعويضها إلى حد كبير من خلال عملية التصنيع. الهيدروجين الأزرق هو الاسم الذي يطلق على الهيدروجين المشتق فقط من الغاز الطبيعي ، والذي يحتوي على انبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون وهو أنظف من معظم أنواع الوقود الأحفوري.
الأمونيا مركب كيميائي يحتوي على ثلاثة جزيئات هيدروجين وجزيء نيتروجين واحد. وبهذا المعنى ، فإنه "يخزن" الهيدروجين ويمكن استخدامه كمادة وسيطة لإنتاج "الهيدروجين المستدام". الأمونيا نفسها ، مثل الهيدروجين ، لا تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون عند حرقها في محطة للطاقة الحرارية. اللون الأزرق في الاسم يعني أنه يتم إنتاجه باستخدام الغاز الطبيعي (وفي بعض الحالات ، الفحم). يعتبر شكلاً أكثر اخضرارًا لإنتاج الطاقة أيضًا بسبب القدرة على احتجاز وعزل ثاني أكسيد الكربون (CCS) أثناء عملية التحويل. على الأقل هذا ما تؤكده شركة أرامكو التي تنتج مثل هذه.
من الأزرق إلى الأخضر
يعتقد العديد من الخبراء أن التقنية الموضحة أعلاه ليست سوى خطوة انتقالية ، والهدف هو تحقيق إنتاج فعال للأمونيا الخضراء. بالطبع ، لن يختلف هذا المركب في التركيب الكيميائي ، تمامًا كما لا يختلف اللون الأزرق في التركيب الكيميائي عن أي أمونيا أخرى. النقطة المهمة هي ببساطة أن عملية إنتاج النسخة الخضراء ستفعل خالية تماما من الانبعاثات ولن يكون لها علاقة بالوقود الأحفوري. يمكن أن يكون هذا ، على سبيل المثال ، مصنعًا لإنتاج الهيدروجين المتجدد ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى أمونيا لتسهيل التخزين والنقل.
في ديسمبر 2018 ، تم نشر تقرير من قبل لجنة انتقال الطاقة البريطانية ، "تحالف من رجال الأعمال والمال وقادة المجتمع المدني من جميع الصناعات التي تنتج وتستخدم الطاقة". مهمة ممكنة. وفقًا للمؤلفين ، فإن إزالة الكربون بالكامل من الأمونيا بحلول عام 2050 أمر ممكن تقنيًا واقتصاديًا ، لكن الأمونيا الزرقاء لن تكون مهمة في غضون بضعة عقود. سوف تهيمن في النهاية الأمونيا الخضراء. ويقول التقرير إن هذا يرجع إلى التكلفة العالية للاستيلاء على آخر 10 إلى 20٪ من ثاني أكسيد الكربون.2 في عملية الإنتاج. ومع ذلك ، أشار معلقون آخرون إلى أن هذه التنبؤات تستند إلى أحدث ما توصل إليه العلم. وفي الوقت نفسه ، يستمر البحث عن طرق جديدة لتخليق الأمونيا.
مثلا ماتيو ماسانتي، مهندس في Casale SA (عضو في جمعية طاقة الأمونيا) ، قدم عملية جديدة حاصلة على براءة اختراع "لتحويل الغاز الطبيعي إلى أمونيا لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون".2 إلى الغلاف الجوي بنسبة تصل إلى 80٪ فيما يتعلق بأفضل التقنيات المتاحة ". ببساطة ، يقترح استبدال وحدة CDR (إزالة ثاني أكسيد الكربون) المستخدمة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من غازات العادم بعد الاحتراق باستخدام "إستراتيجية نزع الكربون قبل الاحتراق".
هناك العديد من الأفكار الجديدة الأخرى. تقترح شركة Monolith Materials الأمريكية "عملية كهربائية جديدة لتحويل الغاز الطبيعي إلى كربون على شكل سخام وهيدروجين بكفاءة عالية". الفحم ليس هدرًا هنا ، ولكنه مادة يمكن أن تتخذ شكل سلعة ذات قيمة تجارية. تريد الشركة تخزين الهيدروجين ليس فقط في شكل أمونيا ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، في الميثانول. هناك أيضًا eSMR ، وهي طريقة تم تطويرها بواسطة Haldor Topsoe من الدنمارك بناءً على استخدام الكهرباء المولدة من مصادر متجددة كمصدر إضافي للحرارة العملية في مرحلة الإصلاح البخاري للميثان في إنتاج الهيدروجين في مصنع الأمونيا. من المتوقع انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون2 لإنتاج الأمونيا حوالي 30٪.
كما تعلم ، تعمل Orlen أيضًا في إنتاج الهيدروجين. تحدث عن إنتاج الأمونيا الخضراء كمخزن للطاقة في المؤتمر الكيميائي البولندي في سبتمبر 2020 ، أي قبل أيام قليلة من مغادرة وسيلة النقل المذكورة أعلاه إلى اليابان ، جاسيك مينديليفسكي، عضو مجلس إدارة أنويل من مجموعة PKN Orlen. في الواقع ، كان من المحتمل الأمونيا الزرقاءحسب التصنيف أعلاه. ليس من الواضح من هذا البيان أن هذا المنتج تم تصنيعه بالفعل بواسطة Anwil ، ولكن يمكن افتراض أن هناك خططًا في بولندا لإنتاج ما لا يقل عن الأمونيا الزرقاء.
