آمونیاک سبز چیست؟

فهرست مطالب

دنیای امروز بسیار با تصورات ما از ۱۰ سال پیش تا کنون تفاوت دارد و هر ساعت که می گذرد، شاهد پیشرفت های قابل توجهی در زمینه های علمی هستیم. تولید علم و پیشرفت باید به سمتی پیش رود که به محیط زیست آسیب نرسد و میزان مصرف سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای بسیار کم شود تا در نتیجه آن تغییرات اقلیمی کم تر اتفاق بیفتد. حال که صحبت از تغییرات اقلیمی شده بهتر است کمی به این بحث مهم بپردازیم. در ادامه نیز با یکی از بحث های مهم امروزه یعنی آمونیاک سبز آشنا خواهید شد.

تغییرات اقلیمی و اثرات گرمایش زمین

گرمایش زمین طی دهه های اخیر
گرمایش زمین طی دهه های اخیر (Climate.nasa.gov)

متاسفانه طی دهه های اخیر زمین گرم تر شده و همین مسئله مشکلات زیادی از جمله تغییرات اقلیمی ایجاد کرده است (منبع). اصلی ترین دلیل گرمایش زمین، سوخت های فسیلی اند که منجر به تولید گازهای گلخانه ای شده و هر ساله نیز این مشکل شدیدتر می شود. مصرف این سوخت ها در صنایع مختلف از جمله تولید کود اهمیت ویژه ای دارد که از جمله مواد اصلی تولیدات کودی، آمونیاک است و بدون این ماده مهم صنایع کود دچار مشکل می شود. در صنعت تولید کودها که مهم ترین آن کودهای نیتروژنی است، نیاز به آمونیاک است و ۵ تا ۲۰ درصد کربن تولیدی به دلیل تولید این آمونیاک ضروری است.  

محققان به دنبال راه هایی هستند تا تولید گازهای گلخانه ای را در صنایع مختلف مانند تولید کود کاهش دهند و یکی از این تلاش ها به تفکر تولید آمونیاک سبز رسیده است. اما قبل از هر توضیحی بهتر است به این موضوع بپردازیم که آمونیاک چیست و چه کاربردی در صنایع دارد.

آمونیاک چیست؟

پروسه هابر- بوش برای تولید آمونیاک
پروسه هابر- بوش برای تولید آمونیاک (منبع)

آمونیاک گازی است فرار که بطور وسیعی در صنعت کودهای شیمیایی بکار می رود. فرآیند هابر (Haber-Bosch) پروسه اصلی تولید آمونیاک است که در آن هیدروژن و نیتروژن با هم در دما و فشار بالا واکنش داده و آمونیاک NH۳ تولید می کنند. البته بسته به شرایط و هدف از مصرف، ممکن است آمونیاک به صورت گاز یا مایع در فرآیندهای تولید بکار رود.

با این حال، فرآیند ساخت آمونیاک در حال حاضر یک فرآیند “سبز” نیست. معمولاً از متان، آب و هوا و یا با استفاده از اصلاح کننده متان بخار (SMR) (برای تولید هیدروژن) و فرآیند هابر ساخته می شود.

درست است که برای صنایع مختلف باید از آمونیاک استفاده کرده اما باید بدانید که این ماده بسیار خطرناک است و طی سال ها منجر به بروز حوادثی نیز شده که جبران ناپذیر بوده اند. از آنجاییکه برای تولید آمونیاک حدود ۲ درصد از کل انرژی های جهان مصرف می شوند و حدود یک درصد از کل انتشار گازهای گلخانه ای به دلیل تولید آمونیاک است، چندین سال است که دانشمندان به دنبال راه های کم خطرتر و ایمن تر هستند و در این راه به تولید آمونیاک سبز رسیده اند.

آمونیاک سبز چه ماده ای است؟

در واقع سوخت نسل های آینده، آمونیاکی است که در زمان سوختن، CO۲ آزاد نمی کند و همین مسئله باعث حداقل انتشار گازهای گلخانه ای در زمان تولید آمونیاک سبز می شود. تولید آمونیاک سبز پروسه ای است که آمونیاک تولیدی ۱۰۰ درصد تجدیدپذیر و بدون کربن است (منبع).

آمونیاک سبز چگونه تولید می شود؟

فرآیند تولید و موارد مصرف آمونیاک سبز
فرآیند تولید و موارد مصرف آمونیاک سبز (منبع)

یکی از راه های اصلی تولید آمونیاک سبز این است که هیدروژن را از الکترولیز آب و نیتروژن را از هوا استخراج کنند. 

در این فرآیند که مشابه با روش الکترولیز آب برای تولید هیدروژن است، از الکترولیت‌های دارای نیترید لیتیوم (Li۳N) و یون‌های هیدروژن و پروتون استفاده می‌شود. نمک‌های فسفونیوم نیز می‌توانند به عنوان حامل‌های پروتون عمل کنند تا آمونیاک به روشی کارآمد تولید شود. مزیت دیگر آمونیاک سبز این است که نیازی به خنک شدن در دماهای بسیار بالا را ندارد و چگالی انرژی بالاتری نسبت به هیدروژن مایع دارد که باعث می شود حمل و نقل و ذخیره آن کارآمدتر باشد.

حذف کربن از پروسه تولید آمونیاک و رسیدن به آمونیاک سبز چگونه است؟

کاهش میزان دی اکسید کربن تولید شده در طی فرآیند تولید آمونیاک برای به صفر رساندن تولید CO۲ تا سال ۲۰۵۰ بسیار مهم است و بهترین راه برای کاهش انتشار کربن هنگام تولید آمونیاک، استفاده از هیدروژن با میزان کربن پایین (low-carbon hydrogen) است. به همین دلیل از جمله محتمل ترین گزینه ها برای ایجاد هیدروژن بدون کربن، هیدروژن آبی و هیدروژن سبز است. هیدروژن آبی یک اصطلاح صنعتی برای هیدروژن تولید شده از گاز طبیعی است که توسط جذب و ذخیره کربن پشتیبانی می شود. CO۲ تولید شده در طول فرآیند تولید، جذب و به طور دائم در زیر زمین ذخیره می شود و در نتیجه هیدروژن تولیدی میزان کربن پایینی دارد و در این فرآیند هیچ CO۲ تولید نمی شود. قابل ذکر است که نوع سبز هیدروژن از طریق الکترولیز آب تولید می شود و سوخت قابل مصرف در این فرآیند، انرژی های تجدید پذیر هستند که در نتیجه آن دی اکسیدکربنی تولید نمی شود.

بنابراین تولید آمونیاک سبز یا پاک روشی بسیار سازگار با محیط زیست برای تولید کود است و همچنین آن را به سوختی امیدوارکننده برای بخش های مختلف از جمله صنعت کود و دریانوردی تبدیل می کند.

در دنیا چه اقداماتی برای تولید آمونیاک سبز انجام شده است؟

برای پاسخ به این سوال بهتر است در جریان باشید که یکی از بزرگترین کمپانی های تولید کود دنیا، یارا (YARA) چندین سال است که اقدامات لازم برای کاهش تولید دی اکسیدکربن آغاز کرده و از مهم ترین آن ها تولید آمونیاک سبز است. شرکت یارا (YARA) می تواند از طریق تولید آمونیاک سبز طی سال های آینده، تولید اقتصادی کودهای پاک را بطور گسترده ای در بازارهای جهانی گسترش دهد (منبع).

شرکت یارا اظهار داشته که یکی از پایلوت های تولید آمونیاک سبز در استرالیا است به این دلیل که میزان انرژی خورشیدی در این کشور بسیار زیاد است و می تواند شرایط را برای تولید آمونیاک سبز بهتر کند.

البته در جریان باشید که هزینه تولید آمونیاک سبز بسیار بالاتر از هزینه های قبلی تولید کود است. زنجیره تولید بسیار سخت است ولی ارزش دارد که برای کاهش تولید دی اکسیدکربن هزینه شود. در همایش های بزرگی که هر ساله برای کاهش گرمایش زمین و تغییرات اقلیمی برگزار می شود، همه کشورها به دنبال اقدامات مهم جهت کاهش تولید دی اکسیدکربن هستند، اما اینکه چه زمانی می توان به زمینی پاک رسید، مشخص نیست!  

۴۰۰۲۰۰۰۰۰۰۰ تن تولید دی اکسید کربن جهانی است و بیش از یک میلیون تن آن در نروژ تولید می شود.

آمونیاک در ایران و چشم انداز آمونیاک سبز

تولیدات کودی در کشور ما نیز وسیع است و باید برای بهره مندی از محیط زیست پاک به سمت تولید آمونیاک سبز برویم. امید است که با همکاری شرکت های دانش بنیان و بهره مندی از انرژی های پاکی که در کشور ما وجود دارد، ما نیز سهمی از تولید آمونیاک سبز داشته باشیم.

تیم دایان به دنبال مصرف بهینه کود کشاورزی در قالب برنامه غذایی و کاهش آسیب به محیط زیست است. برای رسیدن به این هدف همراه ما باشید.

تیم دایان

چند سوال مهم در ارتباط با آمونیاک سبز

  • آمونیاک سبز چیست؟

آمونیاکی که از منابع تجدیدپذیر تولید می شود و طی فرآیند تولید آن دی اکسیدکربن کم یا اصلا تولید نمی شود.

  • آیا هزینه تولید آمونیاک سبز با آمونیاک یکسان است؟

خیر، تولید آمونیاک سبز تقریبا ۳ برابر هزینه تولید آمونیاک است و در حال حاضر چند کشور فقط توانسته اند آمونیاک سبز تولید کنند.

منابع

+ https://www.yara.com/this-is-yara/yara-clean-ammonia/
+ https://www.weforum.org/agenda/2021/01/green-ammonia-stop-fossil-fuels/
+ https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/haber-bosch-process

فهرست مطالب

ثبت ديدگاه