Γιατί οι εταιρείες αγωνίζονται για την παραγωγή «πράσινης» αμμωνίας – Πόσο θα βοηθήσει το κλίμα

Κάπως έτσι ξεπήδησε μια γιγαντιαία βιομηχανία με επίκεντρο τη συγκομιδή γκουάνο (περιττωμάτων πουλιών) από αποικίες πτηνών της Λατινικής Αμερικής, όπου υπήρχαν τεράστιοι σωροί από το υλικό.

Ήταν τόσο πλούσιο σε αμμωνία, το βασικό του συστατικό, που και φτέρνισμα. Δεν θεωρείται και το πιο ευχάριστο φορτίο για μεταφορά σε όλο τον κόσμο. Καθώς η ζήτηση για λίπασμα αυξήθηκε στις αρχές του 1900, κάποιος άρχισε να σκέφτεται: «Ίσως υπάρχει άλλος τρόπος;». Αυτός ήταν ο Fritz Haber, ένας Γερμανός χημικός που, μαζί με τον Carl Bosch, ανέπτυξαν τη διαδικασία Haber-Bosch για τη σύνθεση αμμωνίας.

Στηριζόμαστε σε αυτήν την Τεχνολογία για περισσότερα από 100 χρόνια. Χωρίς αυτή τη συμβολή της Τεχνολογίας, ο παγκόσμιος πληθυσμός θα μπορούσε να είναι μόλις ο μισός από αυτόν που είναι σήμερα -τόσο ζωτικής σημασίας είναι το λίπασμα αμμωνίας για την καλλιέργεια τροφίμων. Αλλά για άλλη μια φορά, κάποιος ρωτά εάν πρέπει να κάνουμε τα πράγματα διαφορετικά επειδή η διαδικασία Haber-Bosch, όταν τροφοδοτείται από ορυκτά καύσιμα, είναι γνωστό πως είναι ιδιαίτερα ρυπογόνος.

«Έχουμε ένα καλά κλειστό σύστημα, δεν το μυρίζετε», λέει ο Joe Beach, καθησυχαστικά. Είναι συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Starfire Energy, μιας εταιρείας με έδρα τις ΗΠΑ που αναπτύσσει ένα μέσο παραγωγής αμμωνίας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αέρα και νερό. Αλλά, υποστηρίζει, η πικάντικη αμμωνία είναι στην πραγματικότητα ένα όφελος. Εάν υπάρχει διαρροή, θα το μάθετε σύντομα.

Η αμμωνία, ή NH3, δεν είναι τίποτα άλλο από άζωτο και υδρογόνο, και τα δύο στοιχεία βρίσκονται σε μεγάλη αφθονία. Η ατμόσφαιρα της γης είναι κυρίως άζωτο και το νερό είναι γεμάτο υδρογόνο. Η Starfire Energy χρησιμοποιεί ηλεκτρολύτες για να διασπάσει το υδρογόνο από το νερό και στη συνέχεια να το τροφοδοτήσει σε έναν αντιδραστήρα μαζί με το άζωτο για να παράγει την αμμωνία τους.

Τα συστατικά ρέουν μέσα από μια κυψελοειδή δομή που είναι δεμένη με καταλύτη -παρόμοια με τον καταλύτη στην εξάτμιση του αυτοκινήτου σας. Αυτή η συσκευή ενθαρρύνει το άζωτο να συνδεθεί με το υδρογόνο και η υγρή αμμωνία συλλέγεται στο τέλος της διαδικασίας.

Το κρίσιμο είναι ότι το όλο θέμα μπορεί, λέει ο κ. Μπιτς, να λειτουργεί με διαλείπουσα ανανεώσιμη ενέργεια, όπως η αιολική και η ηλιακή. «Για μια συμβατική μονάδα αμμωνίας να μεταβεί από την ψυχρή στην πλήρη παραγωγή είναι μια διαδικασία δύο έως τριών ημερών», λέει. «Για εμάς, πρόκειται για μια διαδικασία δύο ωρών».

Μόλις ξεκινήσει, το σύστημα μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί σε λίγα λεπτά, ακολουθώντας τις ιδιοτροπίες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η Starfire Energy στοχεύει να παραδώσει τις πρώτες της συσκευές εμπορικής κλίμακας, οι οποίες θα μπορούσαν να παράγουν έναν τόνο αμμωνίας την ημέρα, το 2025.

Μια άλλη εταιρεία, η Atmonia στην Ισλανδία, θέλει επίσης να πουλήσει μίνι εργοστάσια αμμωνίας που χωρούν μέσα σε εμπορευματοκιβώτια αποστολής. Η Helga Flosadóttir, συνιδρύτρια και διευθύνουσα σύμβουλος, επισημαίνει ότι, ενώ η απεξάρτηση της παραγωγής λιπασμάτων από άνθρακα είναι σημαντική, ένας ακόμη μεγαλύτερος στόχος έγκειται στην παραγωγή αρκετής αμμωνίας για τη χρήση της ως καύσιμο. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει τον κόσμο να απομακρυνθεί από τα ορυκτά καύσιμα για τις μεταφορές, για παράδειγμα.

Ο Douglas MacFarlane στο Πανεπιστήμιο Monash στην Αυστραλία είναι επίσης επικεφαλής επιστημονικός υπεύθυνος της Jupiter Ionics. Συμφωνεί ότι υπάρχει τεράστιο ενδιαφέρον για την αμμωνία ως καύσιμο, αν και προσθέτει ότι η παραγωγή θα πρέπει να αυξηθεί σημαντικά για να μπορέσει να καλύψει την αναμενόμενη ζήτηση. «Αυτές οι εγκαταστάσεις θα έπρεπε να είναι, τελικά, στην κλίμακα των γιγαβάτ», λέει.

Η Jupiter Ionics σχεδιάζει επί του παρόντος να κατασκευάσει μια μονάδα παραγωγής αμμωνίας στην κλίμακα μεγαβάτ, η οποία θα μπορούσε να παράγει έναν τόνο την ημέρα. Η τεχνολογία του Jupiter Ionics διαφέρει από της Starfire Energy και της Atmonia γιατί χρησιμοποιεί λίθιο ως μεσολαβητή για να διασπάσει τα μόρια αζώτου, τα οποία υπάρχουν φυσικά ως ισχυρά συνδεδεμένα ζεύγη ατόμων αζώτου, για να σχηματίσουν νιτρίδιο λιθίου. Αυτό στη συνέχεια αντιδρά με το υδρογόνο για να δημιουργήσει την αμμωνία.

Μέσα στους επόμενους 12-18 μήνες, η Jupiter Ionics στοχεύει να κλιμακώσει τον εξοπλισμό της, έτσι ώστε να μπορεί να παράγει ένα κιλό αμμωνίας την ημέρα. Ένας αγρότης σταφυλιών στην πολιτεία της Βικτώριας, ο οποίος έχει ηλιακά πάνελ στη γη του, ελπίζει να δοκιμάσει το σύστημα, λέει ο καθηγητής MacFarlane. Όπως σημειώνει ο καθηγητής Winter, είναι η επιτυχημένη κλιμάκωση αυτών των τεχνολογιών που πιθανότατα θα αποτελέσει τη μεγαλύτερη πρόκληση για αυτές τις εταιρείες.

Υπάρχουν και άλλες επιλογές. Όπως εξηγεί ο Josh McEnaney, πρόεδρος και επικεφαλής τεχνολογίας της Nitricity στις ΗΠΑ, η εξάπλωση αμμωνίας στα χωράφια έχει ως αποτέλεσμα εκπομπές αερίων θερμοκηπίου που θα μπορούσαν να αποφευχθούν εάν ακολουθούσαμε μια πιο άμεση προσέγγιση στην εφαρμογή του αζώτου, του κρίσιμου στοιχείου που προωθεί την ανάπτυξη των φυτών στο χώμα.

Η εταιρεία του αναπτύσσει ένα σύστημα που χρησιμοποιεί ηλιακά κύτταρα πλάσματος για να δεσμεύσει το άζωτο από τον αέρα. Αυτό στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή νιτρικών αλάτων, τα οποία μπορούν να εφαρμοστούν στο έδαφος. Τα πρώτα πειράματα με φυτά τομάτας απέδωσαν με επιτυχία και η εταιρεία δοκιμάζει τώρα την τεχνολογία της με προμηθευτές για την αμερικανική αλυσίδα γρήγορου φαγητού Chipotle. «Δεν απαιτούμε καμία παραγωγή υδρογόνου», λέει ο δρ McEnaney. «Πάμε κατευθείαν για το λίπασμα».

Γενικά, οι νεοφυείς επιχειρήσεις πράσινης αμμωνίας θέλουν να δείξουν ότι μπορούν να κάνουν την παραγωγή αμμωνίας καθαρότερη και ευκολότερη στον έλεγχο. Επιπλέον, πολλοί, συμπεριλαμβανομένης της Starfire Energy, ελπίζουν να συσκευάσουν την απαιτούμενη τεχνολογία σε έναν χώρο τόσο μικρό όσο ένα εμπορευματοκιβώτιο αποστολής, ώστε να μπορεί να γίνει κοντά στο σημείο χρήσης -σε αντίθεση με τα τεράστια εργοστάσια της Haber-Bosch που λειτουργούν σήμερα.

«Θέλουμε να φτιάξουμε λίπασμα σε μικρή κλίμακα, ώστε να μπορούμε να το χρησιμοποιούμε πιο αποτελεσματικά», λέει η Lea Winter στο Πανεπιστήμιο Yale. Η μείωση της ανάγκης μεταφοράς λιπασμάτων αμμωνίας σε μεγάλες αποστάσεις θα μπορούσε να μειώσει περαιτέρω τις εκπομπές, σημειώνει.

Η παραγωγή αμμωνίας αντιπροσωπεύει αυτήν τη στιγμή σχεδόν το 2% των παγκόσμιων εκπομπών CO2. Τώρα, μια σειρά από εταιρείες στοχεύουν να αποδείξουν ότι μπορούν να παράγουν πράσινη αμμωνία ή εναλλακτικές λύσεις, χωρίς να καταστρέψουν το κλίμα.

Ο Bill David στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης επισημαίνει ότι, σε όλο τον κόσμο, υπάρχουν ήδη πολλές υποδομές που έχουν σχεδιαστεί για την αποθήκευση και τη μεταφορά αμμωνίας. Επαινεί μεγάλα έργα για την παραγωγή αμμωνίας με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως αυτό στο Ουζμπεκιστάν που σύμφωνα με πληροφορίες θα εκπέμπει 454.000 τόνους αμμωνίας ετησίως με τη βοήθεια 2,4 γιγαβάτ αιολικής ενέργειας.

Ενώ η αμμωνία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο, μπορεί επίσης να σπάσει για να απελευθερώσει υδρογόνο, το οποίο μπορεί να καεί ως καύσιμο, επισημαίνει η Lindsey Motlow, ανώτερη ερευνητική συνεργάτης στην Darcy Partners, μια τεχνολογική εταιρεία που συνεργάζεται με τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου. «Βλέπουμε πραγματική πρόοδο στην ανάπτυξη της τεχνολογίας πυρόλυσης αμμωνίας», σημειώνει.

Με πληροφορίες από BBC

• επιχειρήσεις
• πράσινη αμμωνία
• Τεχνολογία