אמוניה "ירוקה" תוכל לשמש כדלק עתידי

האמוניה היא המולקולה השניה החשובה אחרי מים, אך ייצורה מהווה את המקור השלישי הגדול ביותר בעולם לפליטת פחמן דו-חמצני, פליטה בשיעור של 1.8% מסך הפליטות העולמיות. דרך ירוקה לייצר אותה תסייע לתקוף את משבר האקלים ממספר כיוונים
מאת ביל דייויד, פרופסור לכימיה, אוניברסיטת אוקספורד

מכל אמוניה. צילום: shutterstock
מכל אמוניה. צילום: shutterstock

[תרגום מאת ד"ר משה נחמני]
במהלך המאה האחרונה, למולקולה פשוטה הייתה השפעה חיובית במיוחד על העולם שלנו. אמוניה, המורכבת משלושה אטומי מימן הקשורים לאטום חנקן אחד, היא חומר הנעשה בו שימוש נרחב לשם ייצור דשנים המאפשרים לנו להפיק מזון הנדרש לכל האנושות. עובדה זו הופכת את האמוניה למולקולה החשובה ביותר בעולמנו, אחרי מים

בד בבד עם חשיבותה של מולקולה זו, הייצור של אמוניה מהווה את המקור השלישי הגדול ביותר בעולם לפליטת פחמן דו-חמצני, פליטה בשיעור של 1.8% מסך הפליטות העולמיות.

כיום, אמוניה מיוצרת על ידי תגובה בין מתאן לאדי מים תגובה המפיקה מימן, ולאחר מכן תגובה של מימן זה עם חנקן מהאוויר – תהליך המוכר בשם הבר-בוש (Haber-Bosch). בתהליך זה נוצר גם פחמן דו-חמצני בתור תוצר לוואי, חומר שהוא גז חממה. בניגוד לכך, אמוניה "ירוקה" מיוצרת על ידי מימן שהופרד מהמים על ידי שימוש בחשמל המתקבל ממקור אנרגיה מתחדש. בנוסף, ניתן לפרק את האמוניה חזרה למרכיביה (מימן וחנקן) ובמסגרת תהליך זה לקבל אנרגיה. ניתן להשתמש באמוניה גם בתור דלק מאובנים, למשל דיזל; כלומר – אמוניה יכולה לשמש גם בתור מקור אנרגיה חשוב.

מעבדת Rutherford Appleton, הנמצאת באוקספורדשייר (מחוז באזור דרום מזרח אנגליה), פיתחה מערכת הדגמה לאמוניה "ירוקה". היא מופעלת על ידי טורבינה הנמצאת באתר עצמו ואשר מסוגלת לייצר עד 30 ק"ג של אמוניה ירוקה ביום. בנוסף, היא מסוגלת להזין חשמל חזרה לתוך רשת החשמל, בהתאם לדרישה. האתגר העיקרי בייצור אמוניה ירוקה בתור חלופה ברת-קיימא הוא הפחתת העלות, ששמונים וחמישה אחוזים ממנה מקורה בעלות החשמל. ברוב חלקי העולם, אנרגיה מתחדשת היא עדיין יקרה משמעותית מהחומר מתאן המשמש כחומר גלם בייצור הרגיל של אמוניה.

יחד עם זאת, העלות של חשמל באזורים שבהם יש פוטנציאל נרחב לניצול אנרגיה מתחדשת פחתה באופן ניכר במהלך העשורים האחרונים והגיעה לעלות של 7-15 ש"ח לכל קוט"ש. כלומר, ניתן לייצר אמוניה ירוקה בעלות של 360 ש"ח לכל טון. עלות זו עדיין רחוקה מהעלות של התהליך הרגיל. אולם, בשביל להשתמש בשיטה זו בעודנו מפחיתים את הפליטות לאוויר נצטרך לשלב לכידת פחמן ואחסונו כך שהפחמן הדו-חמצני המתקבל בתהליך לא יגיע לאטמוספירה. ופה אמוניה ירוקה יכולה להיות תחרותית מבחינה כספית.

לאמוניה ירוקה יש גם את היכולת להתגבר על אחד מהאתגרים הבלתי פתורים הגדולים ביותר במרדף אחר החזון של פליטות בכמות אפס – כיצד ניצור עתודות דלק גמישות הפולטות אפס פחמן דו-חמצני, עתודות שיישמרו לאורך שנים ארוכות? ניתן לאחסן אמוניה בכמויות גדולות בקלות בצורת נוזל בלחצים מתונים (15-10 פעמים מהאטמוספירה שלנו) או בקירור של מינוס שלושים ושלוש מעלות צלזיוס. בצורה זו, צפיפות האנרגיה היא בסביבות מחצית מזו של בנזין ופי עשרה מזו הקיימת בסוללות.

היתרון היחסי של אמוניה בהשוואה אל מול חלופות דלק אחרות טמון בעובדה כי כבר קיימת מערכת ייצור והפצה עולמית עבורה בזכות השימוש הנפוץ בה בתור חומר גלם להכנת דשנים. בנוסף, קיימת כבר רשת מקיפה של נמלים המסוגלים לטפל באמוניה בכמויות גדולות כך שניתן יהיה להשתמש בה בתור דלק הניתן להפצה למרחקים גדולים בקלות יחסית. למעשה, תעשיית ההובלה הבינלאומית כבר הוכיחה את היתכנות השימוש באמוניה כדלק הניתן להובלה בספינות משא גדולות. חברת MAN Energy Solutions, המתכננת ומייצרת מנועים ימיים, הודיעה כי מנוע האמוניה הראשון יוכל להיכנס לשימוש כבר בתחילת שנת 2022. הדבר יאפשר גם לספק הזדמנויות לפיתוח דלק ירוק עבור רכבות, משאיות כבדות ואפילו מטוסים שלא פולטים פחמן דו-חמצני בכלל.

יחד עם זאת, אמוניה מציבה אתגרים אחרים. השימוש בדשנים מבוססי-אמוניה תורם לצמצום העולמי במגוון הביולוגי, מחמיר את בעיות איכות האוויר ומגביר את הפליטות של גזי חממה. שימושים חדשים באמוניה יהיו חייבים לכלול אמצעים יעילים למניעת פליטות נוספות לאוויר המזוהם כבר עתה. חייבים להפעיל אמצעי בקרה מחמירים יותר מאלו שכבר מיושמים בכל אתרי תעשייה המאחסנים אמוניה, זאת בכדי להבטיח כי סיכוני הדליפה של אמוניה, ובעקבות כך הפליטה של תחמוצות חנקן מזיקות לאוויר הפתוח, יהיו זניחים ככל האפשר. מה שנדרש לבצע היום הם לחקור ולהדגים את הפוטנציאל של אמוניה, החל משיפור המערכות המייצרות חשמל מהרוח והשמש וכלה במיטוב הייצור והאחסון של אמוניה ירוקה. ובנוסף, לפתח תהליכים מקיפים להמרת אמוניה חזרה לאנרגיה במקום ובמועד הנדרשים.

צפיפות האנרגיה של מגוון מקורות אנרגיה. מקור Royal Society
צפיפות האנרגיה של מגוון מקורות אנרגיה. מקור Royal Society

למאמר ב-The Conversation

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

  1. מאמר מעט מוזר, ראשית עליות ייצור האנרגיה מיושנות מאוד, נלקחו לפני לפני 20 שנה. עלות יוצר קילואט מאנרגיה סולרית, למשל בארץ הגיעו לעליות של מתחת ל 15 אגורות לקילוואט, בעולם כבר הגיעו ל5. כלומר עשרית מהכתוב במאמר. שנית לא ברור כיצד ניתן להפיק אנרגיה מהאמוניה, שזה כנראה מהות העניין.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן