Energie verde

Este o teză din ce în ce mai larg acceptată conform căreia amoniacul va juca un rol și mai important în viitor, deoarece poate fi folosit și ca sursă de energie regenerabilă. Printre posibilele utilizări, sunt în curs de desfășurare evoluții semnificative în domeniile transportului de marfă, producției de energie electrică și stocării comune a energiei. Dacă este produs în cantități suficiente, transportul pe bază de amoniac ar putea fi un element important în satisfacerea nevoilor energetice ale întregului sector de transport cu combustibili lichizi, potrivit unui nou articol din revista Joule.

potențialul

Pentru aceasta, economia bazată pe amoniac trebuie să treacă prin câteva generații de dezvoltare tehnologică. Tehnologiile utilizate în prezent, bazate pe așa-numitul proces Haber-Bosch, reprezintă prima generație, a cărei dezvoltare ulterioară o va da pe a doua. Se așteaptă ca tehnologiile de generația a treia să se rupă cu procesul actual și să producă amoniac prin reducerea directă a azotului electrochimic. Cu toate acestea, drumul către tehnologia de a treia generație ascunde un număr mare de ocoliri, potrivit cercetărilor actuale. Din acest motiv, este important să se analizeze direcțiile alternative de cercetare și să se analizeze posibilitatea unei economii pe bază de amoniac produsă din energie regenerabilă, care se așteaptă să fie viabilă pe termen lung.

Dezvoltarea tehnologiilor de energie regenerabilă în ultimul deceniu a arătat clar că adoptarea pe scară largă a acestor tehnologii este îngreunată tot mai mult de incapacitatea de a gestiona și distribui corect energia produsă. Deși stocarea energiei pe bază de baterii este o soluție în unele cazuri, aceasta nu permite utilizarea unei cantități semnificative de energie extrasă „în altă parte și la un moment diferit” pentru aplicații cu volum foarte mare (de exemplu, transport) sau comparate cu producția de energie .

Pentru a putea transporta energia extrasă în cantități mari pe mare sau conducte, ar trebui să o putem depozita în formă „lichidă”. Din acest motiv, procesele prin care energia extrasă poate fi ușor, rentabilă, fără poluare și reversibil transformată în și recuperată din materiale lichide cu densitate mare de energie sunt foarte importante. O descoperire tehnologică în acest domeniu ar permite progrese uriașe în exploatarea în continuare a surselor regenerabile de energie.

În ultimele decenii, unele opțiuni par să apară, cum ar fi hidrogen lichid (H2), materiale lichide de stocare a hidrogenului organic, diverse procese de reducere a dioxidului de carbon sau soluții pe bază de amoniac lichid (NH3). Fiecare are, de asemenea, avantaje și dezavantaje, inclusiv riscuri de siguranță în timpul fabricării și utilizării.

Stocarea energiei pe bază de amoniac primește din ce în ce mai multă atenție. La temperatura camerei, amoniacul gazos este deja de cca. Poate fi lichefiat la o presiune de 10 bari sau răcit la -33 grade Celsius. Datorită aplicațiilor industriale, depozitarea și transportul amoniacului lichid pot fi deja considerate o sarcină rezolvată. Aproximativ. Industria chimică produce 175 de milioane de tone de amoniac - prin comparație, producția anuală de GPL este de cca. Se ridică la 300 de milioane de tone - cu o valoare totală de aproximativ 70 de miliarde de dolari. Utilizarea principală a amoniacului este la fabricarea îngrășămintelor și este utilizată și în industria chimică pentru a produce alte materii prime sau pentru a produce explozivi, dar pentru aceasta din urmă doar o fracțiune din cantitatea totală de amoniac.

Cheia producției de amoniac la scară industrială este procesul industrial descoperit de Haber și Bosch în urmă cu peste 100 de ani, care a fost cheia dezvoltării agricole capabile să susțină populația actuală și a permis industriilor chimice și farmaceutice moderne să evolueze. Hidrogenul utilizat în acest proces este produs din cărbune sau petrol. Hidrogenul trebuie reacționat cu azot pentru a produce amoniac. Acest azot este produs din aer în timpul lichefierii aerului. Principala reacție a producției de amoniac începe la peste 400 ° C și la o presiune de cel puțin 200 bar, ceea ce face ca echipamentele necesare producției să fie costisitoare și extrem de consumatoare de energie. Producția actuală de amoniac este responsabilă pentru cel puțin 1,4% din emisiile totale de CO2.

În ultimul deceniu, a existat o cerere tot mai mare pentru utilizarea hidrogenului pe bază de surse regenerabile de energie în procesul Haber-Bosch, care este de ex. poate fi, de asemenea, produs prin electroliza apei folosind energie electrică solară sau eoliană. Un astfel de amoniac (cu condiția ca sursele de energie regenerabile să fie utilizate și pentru producția de azot) poate sta la baza aplicațiilor de stocare și utilizare a energiei menționate mai sus, cu condiția ca costurile ciclului complet (producție și utilizare) să fie adecvate.

Amoniacul poate fi utilizat în industrie în mai multe moduri. Amoniacul joacă un rol cheie ca material de stocare a hidrogenului, deoarece amoniacul poate fi descompus relativ ușor și în siguranță în constituenții săi: azot și hidrogen. În ultimii ani, însă, utilizarea directă a amoniacului este studiată și de tot mai mulți oameni, chiar și ca combustibil. Acest lucru se poate întâmpla în transportul de marfă (camioane, autobuze etc.), nave, dar și în generatoarele de energie electrică, celule de combustie directe cu amoniac, turbine sau chiar motoare cu reacție din avioane.

În acest sens, amoniacul lichid ar putea înlocui combustibilii lichizi curenți pe bază de hidrocarburi în aproape toate aplicațiile actuale. Deoarece numai apa și azotul sunt produse în timpul "arderii" amoniacului, gazele de eșapament rămân libere de dioxid de carbon. Datorită acestui fapt, se poate crea un ciclu energetic complet fără carbon, creând posibilitatea unei economii pe bază de amoniac.

Articolul Joule de mai sus enumeră procesele de producere a amoniacului în curs și în curs de dezvoltare, inclusiv reacția directă de reducere a azotului electrochimic. Articolul mapează, de asemenea, barierele în calea utilizării pe scară largă, inclusiv specificul echilibrului de azot planetar, împreună cu posibile soluții. Înțelegerea acestora este foarte importantă pentru o gamă largă de aplicații, deoarece amoniacul produs de activitatea umană trebuie să se încadreze în acest ciclu de materiale pe bază de azot.