Chemistry lama dengan warna baru

Pada akhir September 2020, amonia biru pertama di dunia (1) dikirim dari Arab Saudi ke Jepang, yang menurut laporan pers, akan digunakan di pembangkit listrik untuk menghasilkan listrik tanpa emisi karbon dioksida. Bagi yang belum tahu, ini mungkin tampak agak samar. Apakah ada bahan bakar keajaiban baru?

Saudi Aramco, di belakang transportasi, diproduksi bahan bakar dengan konversi hidrokarbon (yaitu produk turunan minyak bumi) menjadi hidrogen dan kemudian mengubah produk menjadi amonia, menangkap produk sampingan karbon dioksida. Dengan demikian, amonia menyimpan hidrogen, yang juga disebut sebagai hidrogen "biru", sebagai lawan dari hidrogen "hijau", yang berasal dari sumber terbarukan daripada bahan bakar fosil. Itu juga dapat dibakar sebagai bahan bakar di pembangkit listrik termal, yang penting tanpa emisi karbon dioksida.

Mengapa lebih baik disimpan? mengangkut hidrogen yang terikat dalam amonia dari sekedar hidrogen murni? “Amonia lebih mudah dicairkan – mengembun pada suhu minus 33 derajat Celcius – dan mengandung 1,7 kali lebih banyak hidrogen per meter kubik daripada hidrogen cair,” menurut sebuah studi oleh bank investasi HSBC yang mendukung teknologi baru.

Arab Saudi, pengekspor minyak terbesar di dunia, berinvestasi dalam teknologi untuk mengekstrak hidrogen dari bahan bakar fosil dan mengubah produk menjadi amonia. Perusahaan Amerika Air Products & Chemicals Inc. di musim panas menandatangani perjanjian dengan perusahaan Saudi ACWA Power International dan organisasi yang bertanggung jawab untuk pembangunan kota masa depan Neom (2), yang ingin dibangun kerajaan di pantai Laut Merah. Berdasarkan perjanjian tersebut, pabrik amonia senilai $ XNUMX miliar akan dibangun menggunakan hidrogen yang ditenagai oleh sumber energi terbarukan.

2. Salah satu visualisasi kota Neom Saudi yang futuristik.

Hidrogen dikenal sebagai bahan bakar bersih yang, ketika dibakar, tidak menghasilkan apa-apa selain uap air. Ini sering disajikan sebagai sumber energi hijau yang hebat. Namun, kenyataannya sedikit lebih rumit. Keseimbangan emisi hidrogen secara keseluruhan sama bersihnya dengan bahan bakar yang digunakan untuk memproduksinya. Dengan mempertimbangkan keseimbangan emisi total, jenis gas seperti hidrogen hijau, hidrogen biru dan hidrogen abu-abu dipancarkan. Hidrogen hijau itu diproduksi hanya dengan menggunakan sumber energi terbarukan dan bebas karbon. Hidrogen abu-abu, bentuk hidrogen yang paling umum dalam perekonomian, dihasilkan dari bahan bakar fosil, yang berarti bahwa emisi hidrogen rendah karbon sebagian besar diimbangi oleh proses manufaktur. Hidrogen biru adalah nama yang diberikan untuk hidrogen yang hanya berasal dari gas alam, yang memiliki emisi karbon dioksida lebih rendah dan lebih bersih daripada kebanyakan bahan bakar fosil.

Amonia adalah senyawa kimia yang mengandung tiga molekul hidrogen dan satu molekul nitrogen. Dalam pengertian ini, ia "menyimpan" hidrogen dan dapat digunakan sebagai bahan baku untuk produksi "hidrogen berkelanjutan". Amonia itu sendiri, seperti hidrogen, tidak mengeluarkan karbon dioksida saat dibakar di pembangkit listrik termal. Warna biru pada namanya berarti diproduksi menggunakan gas alam (dan dalam beberapa kasus, batu bara). Ini dianggap sebagai bentuk produksi energi yang lebih hijau juga karena kemampuan untuk menangkap dan menyerap karbon dioksida (CCS) selama proses konversi. Setidaknya itulah yang diyakinkan oleh perusahaan Aramco, yang memproduksinya.

Dari biru menjadi hijau

Banyak ahli percaya bahwa teknik yang dijelaskan di atas hanyalah langkah transisi, dan tujuannya adalah untuk mencapai produksi amonia hijau yang efisien. Tentu saja, yang satu ini tidak akan berbeda dalam komposisi kimia, sama seperti biru tidak berbeda dalam komposisi kimia dari amonia lainnya. Intinya adalah bahwa proses produksi versi hijau akan benar-benar bebas emisi dan tidak akan ada hubungannya dengan bahan bakar fosil. Ini bisa berupa, misalnya, pabrik untuk produksi hidrogen terbarukan, yang kemudian diubah menjadi amonia untuk penyimpanan dan pengangkutan yang lebih mudah.

Pada bulan Desember 2018, sebuah laporan diterbitkan oleh Komisi Transisi Energi Inggris, "sebuah koalisi para pemimpin bisnis, keuangan, dan masyarakat sipil dari seluruh industri yang memproduksi dan menggunakan energi." Misi yang memungkinkan. Menurut penulis, dekarbonisasi lengkap amonia pada tahun 2050 layak secara teknis dan ekonomis, tetapi amonia biru tidak akan menjadi masalah dalam beberapa dekade. Pada akhirnya akan mendominasi amonia hijau. Ini karena tingginya biaya menangkap 10-20% CO terakhir, kata laporan itu.₂ dalam proses produksi. Namun, komentator lain telah menunjukkan bahwa prediksi ini didasarkan pada keadaan seni. Sementara itu, penelitian tentang metode baru untuk sintesis amonia terus berlanjut.

Misalnya Matteo Masanti, seorang insinyur di Casale SA (anggota Asosiasi Energi Amonia), memperkenalkan proses baru yang dipatenkan untuk "mengubah gas alam menjadi amonia sekaligus mengurangi emisi COXNUMX".₂ ke atmosfer hingga 80% dalam kaitannya dengan teknologi terbaik yang tersedia”. Sederhananya, ia mengusulkan untuk mengganti unit CDR (penghilangan karbon dioksida) yang digunakan untuk menangkap karbon dioksida dari gas buang setelah pembakaran dengan "strategi dekarburisasi pra-pembakaran".

Ada banyak ide baru lainnya. Perusahaan Amerika Monolith Materials menawarkan "proses listrik baru untuk mengubah gas alam menjadi karbon dalam bentuk jelaga dan hidrogen dengan efisiensi tinggi." Batubara bukanlah limbah di sini, tetapi zat yang dapat berupa komoditas bernilai komersial. Perusahaan ingin menyimpan hidrogen tidak hanya dalam bentuk amonia, tetapi juga, misalnya, dalam metanol. Ada juga eSMR, sebuah metode yang dikembangkan oleh Haldor Topsoe dari Denmark berdasarkan penggunaan listrik yang dihasilkan dari sumber terbarukan sebagai sumber tambahan panas proses pada tahap steam reforming metana dalam produksi hidrogen di pabrik amonia. Pengurangan emisi CO diperkirakan₂ untuk produksi amonia sekitar 30%.

Seperti yang Anda ketahui, Orlen kami juga terlibat dalam produksi hidrogen. Dia berbicara tentang produksi amonia hijau sebagai penyimpanan energi di Kongres Kimia Polandia pada September 2020, yaitu. beberapa hari sebelum keberangkatan angkutan tersebut ke Jepang, Jacek Mendelewski, pengurus Anwil dari kelompok PKN Orlen. Bahkan, itu mungkin amonia birusesuai dengan klasifikasi di atas. Tidak jelas dari pernyataan ini bahwa produk ini sudah diproduksi oleh Anwil, tetapi dapat diasumsikan bahwa ada rencana di Polandia untuk memproduksi setidaknya amonia biru.