Amoniak od lat wykorzystywany jest na masową skalę jako składnik nawozów, jednak coraz częściej postrzegany jest także jako potencjalny nośnik energii i wodoru. Jego zaletą jest wysoka gęstość energetyczna oraz brak emisji dwutlenku węgla podczas spalania. Niemniej, obecne metody produkcji amoniaku generują znaczne emisje gazów cieplarnianych, co stanowi poważne wyzwanie dla jego zrównoważonego rozwoju.
Nowe spojrzenie na globalny łańcuch dostaw amoniaku
Zespół naukowców z MIT Energy Initiative (MITEI) opracował największą dotąd bazę danych dotyczącą kosztów i emisji związanych z produkcją i transportem amoniaku w 63 krajach. Analizowano różne technologie produkcji – od tradycyjnych, opartych na gazie ziemnym, po nowoczesne metody wykorzystujące odnawialne źródła energii oraz sekwestrację CO2.
To najbardziej kompleksowa praca dotycząca globalnego rynku amoniaku. Opracowaliśmy w MIT wiele z tych narzędzi, by lepiej analizować koszty i korzyści. W skali przemysłowej tylko wodór i amoniak nie zawierają węgla. jeżeli chcemy wytwarzać energię i ciepło bez emisji, tylko te dwa paliwa spełniają ten warunek, a amoniak jest łatwiejszy w transporcie i tańszy.
Guiyan Zang, główny autor badania, podkreśla znaczenie nowych ram analitycznych dla oceny globalnych szans i ryzyk związanych z rozwojem rynku amoniaku.
Porównanie technologii produkcji: koszty i emisje
Badacze przeanalizowali sześć głównych technologii produkcji amoniaku, uwzględniając zarówno emisje gazów cieplarnianych, jak i koszty w różnych krajach. Wyniki pokazują, że:
- Tradycyjny proces Haber-Boscha oparty na reformingu parowym metanu (SMR) bez wychwytu CO2 (tzw. szary amoniak) jest najtańszy – 0,48 USD/kg, ale wiąże się z najwyższą emisją: 2,46 kg CO2 na 1 kg amoniaku.
- SMR z wychwytem i składowaniem CO2 (CCS) pozwala zredukować emisje o ok. 61%, przy wzroście kosztów o 29%.
- Reformowanie autotermiczne (ATR) z wychwytem CO2 i spalaniem tlenowym generuje najniższe emisje (0,75 kg CO2/kg), przy kosztach wyższych o 10% w porównaniu z klasycznym SMR.
- Produkcja amoniaku z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE (tzw. zielony amoniak) redukuje emisje niemal do zera, ale kosztuje o 46% więcej niż metoda konwencjonalna.
- Warianty produkcji z udziałem energii jądrowej pozwalają osiągnąć emisje rzędu 0,03 kg CO2/kg amoniaku.
Różnice regionalne i przyszłość rynku
Analiza wykazała, iż kluczowymi czynnikami wpływającymi na opłacalność i ślad węglowy amoniaku są ceny energii (elektrycznej i gazu ziemnego), miks energetyczny i warunki finansowe w danym kraju. Chiny oraz kraje Bliskiego Wschodu mogą stać się liderami eksportu zielonego i niskoemisyjnego amoniaku, podczas gdy Japonia i Korea już teraz wdrażają amoniak do swoich strategii energetycznych, oferując wsparcie dla projektów z redukcją emisji CO2.
Przed nami gwałtowny wzrost wykorzystania niskoemisyjnego amoniaku do 2050 roku, głównie dzięki handlowi międzynarodowemu. Badania i branża potrzebują tych danych, by ocenić wpływ różnych technologii i globalnych szlaków dostaw.
Woojae Shin, współautor raportu, wskazuje na lukę informacyjną, którą wypełnia nowa baza danych MIT.
Znaczenie dla polityki i przemysłu
Baza danych MIT pozwala na analizę kosztów i emisji dla różnych scenariuszy technologicznych i handlowych, co stanowi cenne narzędzie zarówno dla decydentów, jak i firm planujących inwestycje w produkcję i transport amoniaku.
Firmy i rządy muszą znać pełne koszty i ślad węglowy różnych opcji produkcji i dostaw amoniaku. To najważniejsze dla podejmowania racjonalnych decyzji inwestycyjnych i politycznych.
Guiyan Zang podkreśla, iż narzędzia opracowane przez MIT mogą przyczynić się do rozwoju efektywnych regulacji i strategii na globalnym rynku amoniaku.
Źródło: MIT News
