Стара хімія у нових фарбах

Наприкінці вересня 2020 року із Саудівської Аравії до Японії вирушила перша у світі партія блакитного аміаку (1), який, за повідомленнями преси, мав використовуватися на електростанціях для виробництва електроенергії без викидів вуглекислого газу. Для непосвячених це може здатися трохи загадковим. Чи з'явилося нове чудо-паливо?

Компанія Saudi Aramco, що стоїть за цим транспортом, зробила паливо шляхом конверсії вуглеводнів (тобто продукти, отримані з нафти) у водень, а потім перетворити продукт на аміак з уловлюванням побічного продукту двоокису вуглецю. Таким чином, аміак зберігає водень, який також називають «блакитним», на відміну від «зеленого» водню, який надходить із відновлюваних джерел, а не з копалин. Його також можна спалювати як паливо на теплових електростанціях, що важливо, без викидів вуглекислого газу.

Чому краще зберігати та транспортує водень, пов'язаний в аміаку Чим просто чистий водень? "Аміак легше зріджувати - він конденсується при мінус 33 градусах Цельсія - і містить в 1,7 рази більше водню на кубічний метр, ніж зріджений водень", - йдеться у дослідженні інвестиційного банку HSBC, що підтримує нову технологію.

Саудівська Аравія, найбільший у світі експортер нафти, інвестує у технології вилучення водню з викопного палива та перетворення продукту на аміак. Американська компанія Air Products & Chemicals Inc. влітку підписали угоду з саудівською компанією ACWA Power International та організаціями, відповідальними за будівництво майбутнього футуристичного міста Неом (2), яке королівство хоче побудувати на узбережжі Червоного моря. Відповідно до угоди, буде збудовано завод з виробництва аміаку вартістю п'ять мільярдів доларів на основі водню, що працює на відновлюваних джерелах енергії.

2. Одна з візуалізацій футуристичного саудівського міста Неом.

Водень, як відомо, є чистим паливом, яке при згорянні не виробляє нічого, крім водяної пари. Його часто представляють як чудове джерело зеленої енергії. Проте реальність трохи складніша. Загальний баланс викидів водню так само чистий, як паливо, яке використовується для його виробництва. З урахуванням загального емісійного балансу виділяють такі види газу, як зелений водень, блакитний водень та сірий водень. Зелений водень він проводиться з використанням тільки відновлюваних та безвуглецевих джерел енергії. Сірий водень, найпоширеніша форма водню економіки, виробляється з копалин палива, але це означає, що викиди водню з низьким вмістом вуглецю значною мірою компенсуються виробничим процесом. Блакитний водень - це назва, дана водню, отриманому тільки з природного газу, який має нижчі викиди вуглекислого газу і чистіше, ніж більшість видів палива.

Аміак є хімічною сполукою, що містить три молекули водню і одну молекулу азоту. У цьому сенсі він "зберігає" водень і може використовуватися як сировина для виробництва "стійкого водню". Сам аміак, як водень, при спалюванні на ТЕЦ не виділяє вуглекислого газу. Синій колір у назві означає, що він виробляється з використанням газу (а в деяких випадках і вугілля). Це вважається більш екологічною формою виробництва енергії також через можливість уловлювання та секвестрації вуглекислого газу (CCS) у процесі перетворення. Принаймні так запевняє компанія Aramco, яка виробляє такі.

Від синього до зеленого

Багато фахівців вважають, що описана вище методика є лише перехідним етапом, а метою досягнення ефективного виробництва зеленого аміаку. Звичайно, цей не відрізнятиметься за хімічним складом, як і синій не відрізняється за хімічним складом від будь-якого іншого аміаку. Справа просто в тому, що процес виробництва зеленої версії буде повністю без викидів і не матиме нічого спільного з викопним паливом. Це може бути, наприклад, установка з виробництва відновлюваного водню, який потім перетворюється на аміак для полегшення зберігання та транспортування.

У грудні 2018 року було опубліковано звіт Британської комісії з енергетичного переходу, «коаліції лідерів бізнесу, фінансів та громадянського суспільства з різних галузей, які виробляють та використовують енергію». Місія здійсненна. На думку авторів, повна декарбонізація аміаку до 2050 року технічно та економічно здійсненна, але через кілька десятиліть синій аміак не матиме значення. Зрештою, це буде домінувати зелений аміак. Це пов'язано з високою вартістю вловлювання останніх 10-20% CO, йдеться у звіті.₂ у виробничому процесі. Однак інші коментатори вказали, що ці передбачення ґрунтуються на сучасному рівні техніки. Тим часом дослідження нових методів синтезу аміаку продовжуються.

Наприклад Маттео Масанті, Інженер компанії Casale SA (член Асоціації аміачної енергетики), представив недавно запатентований процес «конверсії природного газу в аміак зі скороченням викидів COXNUMX».₂ в атмосферу до 80% по відношенню до найкращих доступних технологій». Простіше кажучи, він пропонує замінити блок CDR (видалення вуглекислого газу), який використовується для уловлювання вуглекислого газу з вихлопних газів після спалювання, на «стратегію знеуглерожування перед спалюванням».

Є багато інших нових ідей. Американська компанія Monolith Materials пропонує «новий електричний процес перетворення природного газу на вуглець у формі сажі та водень з високою ефективністю». Вугілля тут не відходи, а речовина, яка може набувати форми комерційно цінного товару. Компанія хоче зберігати водень у вигляді аміаку, а й, наприклад, в метанолі. Існує також eSMR, метод, розроблений Хальдором Топсе з Данії, заснований на використання електроенергії, що виробляється з відновлюваних джерел як додаткове джерело технологічного тепла на стадії парової конверсії метану при виробництві водню на аміачному заводі. Прогнозується зниження викидів CO₂ для виробництва аміаку близько 30%.

Як ви знаєте, наш Орлен також займається виробництвом водню. Про виробництво зеленого аміаку як накопичувач енергії він говорив на Польському хімічному конгресі у вересні 2020 року, тобто. за кілька днів до відправлення вищезгаданого транспорту до Японії, Яцек Менделевськийчлен правління Anwil з групи PKN Orlen. Насправді, ймовірно, йшлося про синій аміакза описаною вище класифікацією. З цієї заяви не зрозуміло, що цей продукт вже виробляється Anwil, але можна припустити, що у Польщі є плани виробництва як мінімум синього аміаку.