آمونیاک آبی، سوخت جایگزین کربن در صنعت دریانوردی

به گزارش تین نیوز به نقل از ایرنا، علی مهدی نیا درباره رویکرد نوین در صنعت دریانوردی اظهار داشت: امروزه، در پی افزایش نگرانی ها از تغییرات اقلیمی و اثرات مخرب آن بر محیط زیست، صنعت دریانوردی به دنبال راهکارهایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و دستیابی به اهداف تعیین شده توسط سازمان بین المللی دریانوردی است.

وی افزود: صنعت کشتیرانی به عنوان یکی از بخش های کلیدی اقتصاد جهانی، مسئول بیش از ۸۰ درصد تجارت بین المللی است. با این حال، این صنعت با سهمی حدود ۳ درصد در انتشار جهانی گازهای گلخانه ای، یکی از منابع مهم آلودگی هوا نیز محسوب می شود و سالانه بیش از ۱۰۵۶ میلیون تن دی اکسید کربن را وارد جَو می کند که این حجم عظیم آلایندگی و تاثیرات مخرب آن بر تغییرات اقلیمی، کاهش اثرات زیست محیطی این صنعت را به یک ضرورت تبدیل کرده است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی در ادامه گفت: توافق های بین المللی مانند دستورالعمل کیوتو و توافق نامه پاریس و همچنین اقدامات سازمان ملل از طریق اجلاس ها و اهداف توسعه پایدار بر کاهش آلودگی و توسعه فناوری های پاک در صنعت دریانوردی تاکید دارند. همچنین گزارش های هیات بین دولتی تغییرات آب و هوایی موسوم به آی.پی.سی.سی و کنوانسیون بین المللی جلوگیری از آلودگی ناشی از کشتی ها (MARPOL ۷۳/۷۸) نیز با هدف کاهش انتشار آلاینده ها در صنعت حمل و نقل دریایی، نقش مهمی در این راستا ایفا می کنند.

به گفته مهدی نیا بر اساس گزارش هیات بین دولتی تغییرات آب و هوایی در سال ۲۰۱۹، پیش بینی می شود سطح دریاها تا سال ۲۰۵۰ حدود ۳۲ سانتی متر افزایش یابد که این امر فشار زیادی بر صنایع حمل ونقل و انرژی وارد می کند. سازمان بین المللی دریانوردی (IMO) نیز با هدف کاهش ۵۰ درصدی انتشار گازهای گلخانه ای تا سال ۲۰۵۰، استفاده از سوخت های جایگزین و راهکارهای نوآورانه را در دستور کار خود قرار داده است.

وی درباره آمونیاک آبی توضیح داد که آمونیاک (NH₃) از ترکیب نیتروژن و هیدروژن تولید می شود. این فرآیند که به نام فرآیند هابر-بوش شناخته می شود، به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. فرمول شیمیایی این واکنش هم به N۲+۳H۲→۲NH۳N۲+۳H۲→۲NH۳ است. بر این اساس در تولید آمونیاک آبی، دی اکسید کربن (CO₂) ناشی از استخراج هیدروژن از گاز طبیعی جذب و در مخازن زیرزمینی ذخیره می شود.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی اظهار داشت که فناوری جذب و ذخیره سازی کربن (CCS) می تواند تا ۹۵ درصد از CO₂ تولیدی را حذف کند و نیتروژن که از هوا استخراج می شود، منبعی فراوان و تجدیدپذیر بوده و از نظر خواص فیزیکی هم آمونیاک گازی بی رنگ با بویی تند است که در دمای °C ۳۴/۳۳ −به مایع تبدیل می شود.

مزایای آمونیاک آبی

مهدی نیا به مزایای استفاده از آمونیاک آبی در صنعت دریانوردی پرداخت و گفت: این سوخت هنگام سوختن هیچ دی اکسید کربنی منتشر نمی کند و در صورت استفاده از فرآیند CCS، انتشار گازهای گلخانه ای در کل زنجیره تولید نیز به حداقل می رسد. احتراق آمونیاک، اکسیدهای گوگرد (SOx) یا ذرات معلق تولید نمی کند و اکسیدهای نیتروژن (NOx) نیز با استفاده از فناوری SCR قابل کنترل هستند. همچنین زیرساخت های موجود در بیش از ۱۲۰ بندر جهانی امکان ذخیره سازی و سوخت رسانی آمونیاک را فراهم کرده اند که از نظر چگالی انرژی، آمونیاک آبی با ۱۲.۷ مگاژول بر لیتر از سوخت های سنگین دریایی انرژی کمتری دارد، اما چگالی انرژی آن بیشتر از هیدروژن است.

وی ادامه داد: حمل و نقل و ذخیره سازی آمونیاک در مقایسه با هیدروژن هم آسان تر است، زیرا در دمای بالاتری به مایع تبدیل می شود و نیازی به فشار بسیار بالا ندارد. با این حال، استفاده از آمونیاک آبی با چالش هایی مانند سمیت بالای آن همراه است که نیازمند رعایت نکات ایمنی در هنگام کار با آن است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی درباره دیگر مزایای آن گفت: استفاده از آمونیاک آبی به عنوان یک سوخت جایگزین در صنعت دریانوردی، علاوه بر مزایای زیست محیطی، مزایای اقتصادی نیز دارد. این سوخت می تواند به کاهش هزینه های مرتبط با آلودگی هوا و آب کمک کند. همچنین، با توجه به زیرساخت های موجود برای ذخیره سازی و سوخت رسانی آمونیاک، این سوخت می تواند به عنوان یک گزینه مقرون به صرفه در مقایسه با برخی دیگر از سوخت های جایگزین در نظر گرفته شود. اکنون چند کشور در حال توسعه زیرساخت های لازم برای استفاده از آمونیاک آبی هستند. برای مثال، ژاپن برنامه دارد تا سال ۲۰۵۰، ۳۰ میلیون تن آمونیاک را برای مصارف داخلی و کشتیرانی استفاده کند و قیمت این سوخت را به نصف تقلیل دهد. در ژاپن، نخستین محموله آمونیاک آبی جهان از آرامکوی سعودی در سال ۲۰۲۰ دریافت شد که نشان دهنده تغییر در ترکیب انرژی این کشور بوده است.

تاثیر آمونیاک آبی بر اقلیم

مهدی نیا درباره تاثیر آمونیاک آبی بر اقلیم توضیح داد که این منجر به کاهش انتشار متان فراری از زنجیره تأمین گاز طبیعی می شود که بسیار مهم است. در حالی که استخراج گاز طبیعی با حداقل انتشار گاز فراری امکان پذیر است و نمونه هایی از شیوه های غیرمسئولانه نیز وجود دارند که منجر به انتشار بیش از حد این گاز می شوند. کشورهایی مانند نروژ با اجرای طرح هایی مانند MIQ نشان داده اند که تنظیم مؤثر انتشار متان فراری امکان پذیر است. بنابراین، ایجاد و اجرای بهترین شیوه ها برای گواهی معتبر مواد اولیه و کنترل انتشار ضروری به نظر می رسد.

وی در ادامه افزود: از طرفی، در حالی که امکان ذخیره سازی CO₂ از نظر ظرفیت تأیید شده است، گواهی دهی و توسعه زیرساخت های ذخیره سازی دائمی CO₂ باید گسترده تر شود. در نتیجه، توسعه زیرساخت های جهانی برای ذخیره سازی CO₂ یکی دیگر از عوامل کلیدی برای استفاده از آمونیاک آبی به عنوان سوخت است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی در تکمیل این بخش گفت: در مجموع، برای اینکه آمونیاک آبی به عنوان یک سوخت کم انتشار تأثیر مثبتی بر اقلیم داشته باشد، باید به سه حوزه کلیدی شامل، صدور گواهی کاهش انتشار گازهای فراری متان، جذب کامل انتشار CO₂ از فرآیند اصلاح و صدور گواهی برای ذخیره دائمی این انتشارها در طول عمر عملیاتی تاسیسات تولید توجه کرد.

مهدی نیا این را هم گفت که آمونیاک امروزه به عنوان یک کالای جهانی مدیریت می شود و چند طرح مفهومی برای طراحی کشتی های سوخت رسان آمونیاک توسعه یافته اند که پیش بینی می شود تا سال ۲۰۵۰، آمونیاک بتواند حدود یک سوم سوخت رسانی به ناوگان دریایی را تشکیل دهد. با این حال، برای رسیدن به این هدف، توسعه و پذیرش این سوخت نیازمند زمان و تلاش های گسترده ای است. علاوه بر اینکه باید استانداردهای جدیدی برای ایمنی و مدیریت صحیح سوختگیری با آمونیاک تنظیم شود، سرمایه گذاری در زیرساخت ها و فناوری های پیشرفته نیز الزامی است.

وی در بیان مزایای استفاده از آمونیاک شامل انتشار نیافتن CO₂ در فرایند سوخت سوزی به شرطی که از هیدروژن تولیدشده با انرژی تجدیدپذیر برای ساخت آن استفاده شود اشاره کرد و گفت که این سوخت می تواند به صنعت حمل ونقل دریایی کمک کند تا به اهداف کاهش انتشار جهانی و کاهش آلودگی محیطی دست یابد. با این حال، هنوز شکاف هایی در توسعه فرآیندهای استاندارد برای مدیریت ایمن، ذخیره سازی و سوخت رسانی آمونیاک به عنوان یک سوخت دریایی وجود دارد. به همین دلیل، صنعت باید خطرات احتمالی ایمنی مرتبط با استفاده از آمونیاک به عنوان سوخت جایگزین را بررسی کند.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی در عین حال آمونیاک را بسیار سمی دانست و گفت که ایمنی در کشتی ها چالش مهمی برای استفاده از این سوخت محسوب می شود. بر این اساس، ارزیابی خطرات ناشی از نشت آمونیاک به محیط های دریایی در نتیجه ریختن یا تصادف در طول عملیات سوخت گیری یا در صورت برخورد و غرق شدن کشتی و تأثیر آن ها بر اکوسیستم ها، طراحی کشتی و هزینه ها، حوزه های کلیدی تحقیقاتی هستند تا پذیرش این مسیر سوخت امکان پذیر شود.