آمونیاک سبز؛ سوختی برای آینده بخش اول

آمونیاک به زیرساختهای سنگین برای ذخیره کردن تحت فشار و دمای بالا نیاز ندارد و آن را می توان در دمای منفی 33 درجه سانتی گراد به مایع تبدیل نمود و برای صادرات به سادگی و با ایمنی بالا جابجا کرد.

آمونیاک (NH3)، یکی از محصولات گاز هیدروژن است که در ترکیب با نیتروژن حاصل می شود. این گاز بیرنگ بیشتر برای تهیه کود مورد استفاده قرار می گیرد.

روش کنونی برای ساخت 180 میلیون تن آمونیاک جهان، عمدتا طبق فرایند (Haber-Bosch) صورت می پذیرد:

• آمونیاک مزبور عمدتا برای تولید کود استفاده می شود.
•  تولید آن فقط در مقیاس های بزرگ به صرفه است.
• آمونیاک مورد نیاز کنونی به مقادیر زیادی انرژی (حدود 2 درصد از کل انرژی جهان) نیاز دارد.
•  فرایند مزبور از کلیه واکنش های شیمیایی دیگر، گاز کربنیک بیشتری تولید می کند (قریب یک درصد از گازکربنیک جهان).
• ضمن اینکه نیترات آمونیوم از جمله مواد بسیار خطرناک محسوب می شود (به گونه‌ ای که موجب انفجارهای بزرگی چون بیروت و حادثه نیشابور راه‌آهن ایران شده است).

چگالی انرژی آمونیاک 12.7 میلیون ژول بر هر لیتر است که حتی از هیدروژن مایع با  8.5 میلیون ژول بر هر لیتر بسیار بیشتر است. مقدار انرژی قابل ذخیره ی آن 10 برابر باتری لیتیوم- یونی است .در فشار آتمسفریک، دمای انجماد آن منفی 33 در برابر هیدروژن منفی 253 درجه ی سانتی گراد است. در عین حال به دلیل درجه ی اشتعال بالاتر نسبت به هیدروژن، مخاطرات بسیار کمتری در برابر احتراق دارد. از آنجایی که در حال حاضر 180 میلیون تن آمونیاک برای مصارف کشاورزی در سال تولید می شود، زیرساخت های آن کاملاً مهیاست. به گونه ای که 120 بندر جهان به پایانه های آمونیاک مجهزند. در تصویر زیر برآورد تقاضای بازار تا سال  2030 نشان داده شده است.

اخیراً دانشمندان استرالیایی در زمینه تولید آمونیاک سبز، نوآوری سدشکنانه ای را ارائه داده‌ اند. آنها با استفاده از انرژی خورشیدی یا بادی، به جای تولید هیدروژن، آمونیاک ساخته اند تا به راحتی بتوان آن را به کشورهایی چون ژاپن و آلمان صادر کرد. زیرا آمونیاک به زیرساخت های سنگین برای ذخیره کردن تحت فشار و دمای بالا نیاز ندارد و آن را می توان در دمای منفی 33 درجه سانتی گراد به مایع تبدیل نمود و برای صادرات به سادگی و با ایمنی بالا جابجا کرد. آمونیاک مایع نسبت به هیدروژن مایع مقادیر زیادتری هیدروژن در خود ذخیره می کند. بدین ترتیب در مقصد می توان آن را به راحتی به نیتروژن و هیدروژن تجزیه کرد، یا آن را به عنوان سوخت مصرف نمود.

با استفاده از روشی جدید، آمونیاک در سطح محلی، ارزان و پاک به دست می آید. به همین سبب پس از اقتصادی شدن تولید این نوع آمونیاک، کشاورزان می توانند خود به تولید کود بپردازند و دیگر نیازی به جابجایی آن نیست. مهمترین نوآوری در زمینه بهره گیری از حالت چهارم ماده یعنی پلاسما برای ساخت این نوع آمونیاک سبز، از آب، هوا و انرژی خورشیدی صورت گرفته است.

علی جلیلی محقق تهیه‌ کننده گزارش علمی استرالیا، روش کار را بدین صورت تشریح می کند که نیتروژن هوا با استفاده از برق، مستقیماً به آمونیاک تبدیل می شود. جدا سازی N2 به دلیل ثبات ذاتی، بسیار سخت است. در حالت پلاسما (با استفاده از شکلی از جرقه طویل در لوله ای خاص) توانسته اند N2 را به ماده ی واسط NO2 و NO3 تبدیل کنند. این موادِ واسط کنار هم، به آب و مواد الکتروشیمیایی دارای کاتالیست در رآکتور پلاسمایی تزریق شده، و محصول آمونیاک به دست آمده است.

دانشگاه نورث وسترن آمریکا نیز بر روی تولید آمونیاک کار کرده است. به سبب برتری آمونیاک نسبت به هیدروژن، در انجام فرایندهای مایع شدن، ذخیره سازی و جابجایی آن، طرفداران زیادی یافته است. بر خلاف هیدروژن لازم نیست در مخازن فشار قوی یا مخازن دوجداره خنک ذخیره شود. آمونیاک قابل جابجایی توسط خط لوله است و به راحتی در محل مصرف به هیدروژن  تبدیل می شود. در فناوری جدید، تبدیل آمونیاک به هیدروژنِ کاملاً خالص (تصویر زیر)، از طریق اعمال انرژی برق تجدیدپذیر و در دمای 250 درجه ی سلسیوس صورت می پذیرد. در همان حال با استفاده از انرژی برق، گاز هیدروژن کاملاً فشرده می گردد. در این فرایند هیچ آلودگی ایجاد نمی گردد.

با توجه به فناوری های موجود،  تولید آمونیاک سبز نزدیک به 2 تا 4 برابر تولید آمونیاک به روشهای فعلی هزینه‌ دربر دارد. شرکت شیمیایی عظیم یارا در جنوب نروژ در نظر دارد که آمونیاک پاک تولید کند. این شرکت، یک کارخانه ی تولید آمونیاک سبز به ظرفیت 75000 تن را ساخته که با برق  نیروگاه بادی آبهای ساحلی 100 مگاواتی کار می کند.

آمونیاک به زیرساختهای سنگین برای ذخیره کردن تحت فشار و دمای بالا نیاز ندارد و آن را می توان در دمای منفی 33 درجه سانتی گراد به مایع تبدیل نمود و برای صادرات به سادگی و با ایمنی بالا جابجا کرد.

آفکو | مرجع حمل و نقل بین المللی