Декарбонизированный аммиак изменит мир

Сможет ли аммиак стать решением для обеспечения продовольственной и энергетической безопасности в XXI веке? Бельгийская компания Fertilizers Europe попыталась ответить на этот вопрос, опубликовав 68-страничный отчет «Feeding Life 2030: The European fertilizer industry at the crossroads between nutrition and energy» (Европейская индустрия удобрений на распутье питания и энергии). В данном исследовании авторы осветили такие проблемы, как продовольственная безопасность все растущего населения планеты и глобальное изменение климата, а заодно попытались предложить принципиально новые средства производства и транспортировки энергии.

Общепризнано, что минеральные удобрения позволяют накормить примерно людей на планете. Согласно прогнозам ООН, к 2030 году мировое население превысит 8,6 млрд. человек. Это на 1 млрд. человек больше голодных ртов, чем сегодня, и соответствует ежегодному приросту в 80 млн. человек.

Известно, что аммиак является одним из основных элементов для сельскохозяйственных удобрений. Тем не менее, процесс Хабера-Боша, благодаря которому создается данное соединение в промышленных масштабах, является невероятно энергоемким, потребляя свыше 2% от мировых энергетических запасов и выделяя примерно 1% от мировых выбросов углекислого газа. Широко признано, что для удержания темпов глобального потепления ниже 2°C к 2100 году, человечеству необходимо выбросить в атмосферу не более 600 млрд. тонн углекислого газа к этой дате.

В последние годы производители удобрений добились существенного снижения вредных выбросов, а фермеры оптимизировали свои методики в полях. Тем не менее, если Европейская комиссия установит целевой показатель выбросов во всех секторах промышленности Европейского Союза к 2050 году, как это и предлагается в настоящее время, то для производства азотных удобрений потребуются радикальные меры.

Хотя процесс Хабера-Боша и ознаменовал собой начало зеленой революции немногим более 100 лет назад, аммиак, синтезированный с использованием водорода, получаемого в результате электролиза воды и работающий на возобновляемых ресурсах, мог бы стать следующим большим шагом вперед. Данный процесс требует огромных запасов возобновляемого электричества, и тут наибольшие надежды возлагаются на Австралию, правительство которой планирует потратить 10 млрд. долл. на возведение солнечных парков и ветряных турбин на западе страны. Часть из 9 тыс. МВт энергии, производимой в рамках этого проекта, можно будет использовать для создания аммиака путем электролиза воды для последующего экспорта на большие расстояния.

В таком виде «зеленый» аммиак будет чем-то большим, чем просто декарбонизированным удобрением. Благодаря тому, что аммиак легко переходит в жидкую форму под воздействием солнечного света и охлаждения, он предлагает новые средства хранения и транспортировки возобновляемой энергии. Таким образом, аммиак может стать своего рода альтернативой сжиженному природному газу. В будущем электростанции могут использовать сжиженный «зеленый» аммиак в качестве топлива, и постепенно вытеснить более дорогой СПГ. Кроме того, аммиак также может быть преобразован обратно в водород для использования в транспортных средствах на топливных элементах. Так, согласно прогнозам, число последних к 2030 году вырастет до 800 тыс. единиц.

Таким образом, несмотря на зачаточное состояние данных технологий сегодня, потенциал использования возобновляемых источников энергии и воды для создания неисчерпаемых источников декарбонизированной энергии, не говоря уже об удобрениях, огромен.