Alte Chemie in neuen Farben
Ende September 2020 wurde die weltweit erste Charge von blauem Ammoniak (1) von Saudi-Arabien nach Japan verschickt, das laut Presseberichten in Kraftwerken zur Stromerzeugung ohne Kohlendioxidemissionen eingesetzt werden sollte. Für den Laien mag dies etwas kryptisch erscheinen. Gibt es einen neuen Wundertreibstoff?
Saudi Aramco, hinter dem Transport, produzierte Kraftstoff durch Kohlenwasserstoffumwandlung (d. h. von Erdöl abgeleitete Produkte) in Wasserstoff umwandeln und das Produkt dann in Ammoniak umwandeln, wobei das Kohlendioxid-Nebenprodukt abgefangen wird. So speichert Ammoniak Wasserstoff, der auch als „blauer“ Wasserstoff bezeichnet wird, im Gegensatz zu „grünem“ Wasserstoff, der aus erneuerbaren Quellen und nicht aus fossilen Brennstoffen stammt. Es kann auch als Brennstoff in Wärmekraftwerken verbrannt werden, was wichtig ist, ohne Kohlendioxidemissionen.
Warum ist es besser zu lagern transportiert in Ammoniak gebundenen Wasserstoff als reiner Wasserstoff? „Ammoniak lässt sich leichter verflüssigen – es kondensiert bei minus 33 Grad Celsius – und enthält 1,7-mal mehr Wasserstoff pro Kubikmeter als verflüssigter Wasserstoff“, heißt es in einer Studie der Investmentbank HSBC, die die neue Technologie unterstützt.
Saudi-Arabien, der weltgrößte Ölexporteur, investiert in Technologie zur Gewinnung von Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen und zur Umwandlung des Produkts in Ammoniak. Das amerikanische Unternehmen Air Products & Chemicals Inc. Im Sommer wurde ein Abkommen mit dem saudischen Unternehmen ACWA Power International und Organisationen unterzeichnet, die für den Bau der zukünftigen futuristischen Stadt Neom (2) verantwortlich sind, die das Königreich an der Küste des Roten Meeres errichten will. Im Rahmen der Vereinbarung wird eine Ammoniakanlage im Wert von XNUMX Milliarden US-Dollar gebaut, die mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen betrieben wird.
2. Eine der Visualisierungen der futuristischen saudischen Stadt Neom.
Wasserstoff ist bekanntermaßen ein sauberer Brennstoff, der bei der Verbrennung nichts als Wasserdampf erzeugt. Es wird oft als eine großartige Quelle grüner Energie dargestellt. Die Realität ist jedoch etwas komplizierter. Die Gesamtbilanz der Wasserstoffemissionen ist so sauber wie der Brennstoff, der zu seiner Herstellung verwendet wird. Unter Berücksichtigung der Gesamtemissionsbilanz werden Gasarten wie grüner Wasserstoff, blauer Wasserstoff und grauer Wasserstoff emittiert. Grüner Wasserstoff Es wird ausschließlich aus erneuerbaren und kohlenstofffreien Energiequellen hergestellt. Grauer Wasserstoff, die häufigste Form von Wasserstoff in der Wirtschaft, wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt, was bedeutet, dass die kohlenstoffarmen Wasserstoffemissionen durch den Herstellungsprozess weitgehend kompensiert werden. Blauer Wasserstoff ist die Bezeichnung für Wasserstoff, der nur aus Erdgas gewonnen wird, das geringere Kohlendioxidemissionen aufweist und sauberer ist als die meisten fossilen Brennstoffe.
Ammoniak ist eine chemische Verbindung, die drei Wasserstoffmoleküle und ein Stickstoffmolekül enthält. In diesem Sinne „speichert“ es Wasserstoff und kann als Ausgangsstoff für die Produktion von „nachhaltigem Wasserstoff“ verwendet werden. Ammoniak selbst setzt wie Wasserstoff kein Kohlendioxid frei, wenn es in einem Wärmekraftwerk verbrannt wird. Die blaue Farbe im Namen bedeutet, dass es unter Verwendung von Erdgas (und in einigen Fällen Kohle) hergestellt wird. Es gilt auch aufgrund der Fähigkeit, Kohlendioxid (CCS) während des Umwandlungsprozesses abzuscheiden und zu binden, als umweltfreundlichere Form der Energieerzeugung. Das zumindest versichert die Firma Aramco, die solche herstellt.
Von blau nach grün
Viele Experten glauben, dass die oben beschriebene Technik nur ein Übergangsschritt ist und das Ziel darin besteht, eine effiziente Produktion von grünem Ammoniak zu erreichen. Natürlich wird sich dieses in seiner chemischen Zusammensetzung nicht unterscheiden, genauso wie sich Blau in seiner chemischen Zusammensetzung nicht von jedem anderen Ammoniak unterscheidet. Der Punkt ist einfach, dass der Produktionsprozess der grünen Version wird komplett emissionsfrei und nichts mit fossilen Brennstoffen zu tun haben. Das könnte zum Beispiel eine Anlage zur Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff sein, der dann zur einfacheren Lagerung und zum leichteren Transport in Ammoniak umgewandelt wird.
Im Dezember 2018 wurde ein Bericht der British Energy Transition Commission veröffentlicht, „einer Koalition von Führungskräften aus Wirtschaft, Finanzen und Zivilgesellschaft aus allen Branchen, die Energie produzieren und nutzen“. Mission möglich. Laut den Autoren ist die vollständige Dekarbonisierung von Ammoniak bis 2050 technisch und wirtschaftlich machbar, aber blaues Ammoniak wird in einigen Jahrzehnten keine Rolle mehr spielen. Es wird schließlich dominieren grünes Ammoniak. Dies liegt an den hohen Kosten für die Abscheidung der letzten 10-20 % CO, heißt es in dem Bericht.2 im Produktionsprozess. Andere Kommentatoren haben jedoch darauf hingewiesen, dass diese Vorhersagen auf dem Stand der Technik beruhen. Unterdessen geht die Forschung an neuen Verfahren zur Synthese von Ammoniak weiter.
Beispielsweise Matteo Masanti, ein Ingenieur bei Casale SA (Mitglied der Ammonia Energy Association), stellte ein neu patentiertes Verfahren zur „Umwandlung von Erdgas in Ammoniak bei gleichzeitiger Reduzierung der COXNUMX-Emissionen“ vor.2 bis zu 80 % in die Atmosphäre in Bezug auf die besten verfügbaren Technologien“. Einfach ausgedrückt schlägt er vor, die CDR-Einheit (COXNUMX-Entfernung) zur Abscheidung von Kohlendioxid aus Abgasen nach der Verbrennung durch eine „Vorverbrennungs-Entkohlungsstrategie“ zu ersetzen.
Es gibt viele weitere neue Ideen. Das amerikanische Unternehmen Monolith Materials bietet "ein neues elektrisches Verfahren an, um Erdgas mit hoher Effizienz in Kohlenstoff in Form von Ruß und Wasserstoff umzuwandeln". Kohle ist hier kein Abfall, sondern ein Stoff, der die Form eines kommerziell wertvollen Rohstoffs annehmen kann. Das Unternehmen will Wasserstoff nicht nur in Form von Ammoniak speichern, sondern beispielsweise auch in Methanol. Es gibt auch eSMR, eine Methode, die von Haldor Topsoe aus Dänemark entwickelt wurde und auf der basiert Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen als zusätzliche Prozesswärmequelle in der Stufe der Dampfreformierung von Methan bei der Herstellung von Wasserstoff in einer Ammoniakanlage. Verringerte CO-Emissionen werden prognostiziert2 für die Ammoniakherstellung etwa 30 %.
Wie Sie wissen, beschäftigt sich unser Orlen auch mit der Herstellung von Wasserstoff. Auf dem Polnischen Chemiekongress im September 2020 sprach er über die Herstellung von grünem Ammoniak als Energiespeicher, d.h. wenige Tage vor der Abfahrt des vorgenannten Transports nach Japan, Jacek Mendelevsky, Vorstandsmitglied von Anwil von der PKN Orlen Gruppe. Tatsächlich war es wahrscheinlich blaues Ammoniaknach obiger Einteilung. Aus dieser Aussage geht nicht hervor, dass dieses Produkt bereits von Anwil hergestellt wird, aber es ist davon auszugehen, dass in Polen geplant ist, zumindest blaues Ammoniak herzustellen.
