Química antiga amb colors nous

A finals de setembre de 2020, el primer amoníac blau del món (1) es va enviar des de l'Aràbia Saudita al Japó, que, segons informes de premsa, s'havia d'utilitzar en centrals elèctriques per produir electricitat sense emissions de diòxid de carboni. Per als no iniciats, això pot semblar una mica críptic. Hi ha un nou combustible miracle?

Saudi Aramco, darrere del transport, va produir combustible per conversió d'hidrocarburs (és a dir, productes derivats del petroli) a hidrogen i després convertir el producte en amoníac, capturant el subproducte de diòxid de carboni. Així, l'amoníac emmagatzema hidrogen, que també es coneix com a hidrogen "blau", en contraposició a l'hidrogen "verd", que prové de fonts renovables més que de combustibles fòssils. També es pot cremar com a combustible a les centrals tèrmiques, sobretot sense emissions de diòxid de carboni.

Per què és millor emmagatzemar transporta l'hidrogen unit a l'amoníac que només hidrogen pur? "L'amoníac és més fàcil de liquar (es condensa a menys 33 graus centígrads) i conté 1,7 vegades més hidrogen per metre cúbic que l'hidrogen liquat", segons un estudi del banc d'inversió HSBC que dóna suport a la nova tecnologia.

Aràbia Saudita, el major exportador de petroli del món, està invertint en tecnologia per extreure hidrogen dels combustibles fòssils i convertir el producte en amoníac. L'empresa nord-americana Air Products & Chemicals Inc. a l'estiu va signar un acord amb l'empresa saudita ACWA Power International i les organitzacions responsables de la construcció de la futura ciutat futurista de Neom (2), que el regne vol construir a la costa del mar Roig. Segons l'acord, es construirà una planta d'amoníac de XNUMX milions de dòlars amb hidrogen alimentat amb fonts d'energia renovables.

2. Una de les visualitzacions de la futurista ciutat saudita de Neom.

Se sap que l'hidrogen és un combustible net que, quan es crema, no produeix més que vapor d'aigua. Sovint es presenta com una gran font d'energia verda. Tanmateix, la realitat és una mica més complicada. El balanç global d'emissions d'hidrogen és tan net com el combustible utilitzat per produir-lo. Tenint en compte el balanç total d'emissions, s'emeten tipus de gas com l'hidrogen verd, l'hidrogen blau i l'hidrogen gris. Hidrogen verd es produeix utilitzant només fonts d'energia renovables i lliures de carboni. L'hidrogen gris, la forma més comuna d'hidrogen a l'economia, es produeix a partir de combustibles fòssils, el que significa que les emissions d'hidrogen baixes en carboni es compensen en gran mesura pel procés de fabricació. L'hidrogen blau és el nom que es dóna a l'hidrogen derivat només del gas natural, que té menys emissions de diòxid de carboni i és més net que la majoria de combustibles fòssils.

L'amoníac és un compost químic que conté tres molècules d'hidrogen i una molècula de nitrogen. En aquest sentit, "emmagatzema" hidrogen i es pot utilitzar com a matèria primera per a la producció d'"hidrogen sostenible". El propi amoníac, com l'hidrogen, no emet diòxid de carboni quan es crema en una central tèrmica. El color blau del nom significa que es produeix amb gas natural (i, en alguns casos, carbó). Es considera una forma més ecològica de producció d'energia també a causa de la capacitat de capturar i segrestar diòxid de carboni (CCS) durant el procés de conversió. Almenys així ho assegura l'empresa Aramco, que els produeix.

Del blau al verd

Molts experts creuen que la tècnica descrita anteriorment és només un pas de transició i l'objectiu és aconseguir una producció eficient d'amoníac verd. Per descomptat, aquest no diferirà en composició química, de la mateixa manera que el blau no difereix en composició química de cap altre amoníac. La qüestió és simplement que el procés de producció de la versió verda ho farà totalment lliure d'emissions i no tindrà res a veure amb els combustibles fòssils. Aquesta podria ser, per exemple, una planta per a la producció d'hidrogen renovable, que després es converteix en amoníac per facilitar l'emmagatzematge i el transport.

El desembre de 2018, la British Energy Transition Commission va publicar un informe, "una coalició de líders empresarials, financers i de la societat civil de totes les indústries que produeixen i utilitzen energia". Missió Possible. Segons els autors, la descarbonització completa de l'amoníac l'any 2050 és tècnicament i econòmicament viable, però l'amoníac blau no importarà d'aquí a unes dècades. Finalment dominarà amoníac verd. Això es deu a l'alt cost de capturar l'últim 10-20% de CO, diu l'informe.₂ en el procés de producció. Tanmateix, altres comentaristes han assenyalat que aquestes prediccions es basen en l'estat de la tècnica. Mentrestant, la investigació sobre nous mètodes per a la síntesi d'amoníac continua.

Per exemple Matteo Masanti, enginyer de Casale SA (membre de l'Associació d'Energia d'Amoníac), va presentar un procés recentment patentat per "convertir gas natural en amoníac per reduir les emissions de COXNUMX".₂ a l'atmosfera fins a un 80% en relació a les millors tecnologies disponibles”. En poques paraules, proposa substituir la unitat CDR (eliminació de diòxid de carboni) utilitzada per capturar el diòxid de carboni dels gasos d'escapament després de la combustió per una "estratègia de descarburació prèvia a la crema".

Hi ha moltes altres idees noves. L'empresa nord-americana Monolith Materials proposa "un nou procés elèctric per convertir el gas natural en carboni en forma de sutge i hidrogen amb alta eficiència". El carbó no és un residu aquí, sinó una substància que pot adoptar la forma d'una mercaderia comercialment valuosa. L'empresa vol emmagatzemar hidrogen no només en forma d'amoníac, sinó també, per exemple, en metanol. També hi ha eSMR, un mètode desenvolupat per Haldor Topsoe de Dinamarca basat en ús de l'electricitat generada a partir de fonts renovables com a font addicional de calor del procés en l'etapa de reformat amb vapor de metà en la producció d'hidrogen en una planta d'amoníac. Es preveu una reducció de les emissions de CO₂ per a la producció d'amoníac al voltant del 30%.

Com sabeu, el nostre Orlen també es dedica a la producció d'hidrogen. Va parlar sobre la producció d'amoníac verd com a emmagatzematge d'energia al Congrés de Química de Polònia el setembre de 2020, és a dir. uns dies abans de la sortida de l'esmentat transport cap al Japó, Jacek Mendelewski, membre de la junta d'Anwil del grup PKN Orlen. De fet, probablement ho va ser amoníac blausegons la classificació anterior. D'aquesta declaració no queda clar que aquest producte ja sigui fabricat per Anwil, però es pot suposar que hi ha plans a Polònia per produir almenys amoníac blau.