Vieja química en nuevos colores

A fines de septiembre de 2020, el primer amoníaco azul del mundo (1) se envió desde Arabia Saudita a Japón, que, según informes de prensa, se utilizaría en centrales eléctricas para producir electricidad sin emisiones de dióxido de carbono. Para los no iniciados, esto puede parecer un poco críptico. ¿Existe un nuevo combustible milagroso?

Saudi Aramco, detrás del transporte, produjo combustible por conversión de hidrocarburos (es decir, productos derivados del petróleo) en hidrógeno y luego convertir el producto en amoníaco, capturando el subproducto de dióxido de carbono. Por lo tanto, el amoníaco almacena hidrógeno, que también se conoce como hidrógeno "azul", a diferencia del hidrógeno "verde", que proviene de fuentes renovables en lugar de combustibles fósiles. También se puede quemar como combustible en centrales térmicas, lo que es más importante, sin emisiones de dióxido de carbono.

¿Por qué es mejor almacenar transporta hidrógeno unido en amoníaco que solo hidrógeno puro? “El amoníaco es más fácil de licuar (se condensa a menos 33 grados centígrados) y contiene 1,7 veces más hidrógeno por metro cúbico que el hidrógeno licuado”, según un estudio del banco de inversión HSBC que respalda la nueva tecnología.

Arabia Saudita, el mayor exportador de petróleo del mundo, está invirtiendo en tecnología para extraer hidrógeno de los combustibles fósiles y convertir el producto en amoníaco. empresa estadounidense Air Products & Chemicals Inc. firmó en verano un acuerdo con la empresa saudí ACWA Power International y las organizaciones encargadas de la construcción de la futura ciudad futurista de Neom (2), que el reino quiere construir en la costa del Mar Rojo. Según el acuerdo, se construirá una planta de amoníaco de $ XNUMX mil millones utilizando hidrógeno alimentado por fuentes de energía renovable.

2. Una de las visualizaciones de la futurista ciudad saudita de Neom.

Se sabe que el hidrógeno es un combustible limpio que, cuando se quema, no produce más que vapor de agua. A menudo se presenta como una gran fuente de energía verde. Sin embargo, la realidad es un poco más complicada. El balance general de las emisiones de hidrógeno es tan limpio como el combustible utilizado para producirlo. Teniendo en cuenta el balance total de emisiones, se emiten tipos de gas como hidrógeno verde, hidrógeno azul e hidrógeno gris. Hidrógeno verde se produce utilizando únicamente fuentes de energía renovables y libres de carbono. El hidrógeno gris, la forma más común de hidrógeno en la economía, se produce a partir de combustibles fósiles, lo que significa que las emisiones de hidrógeno bajas en carbono se compensan en gran medida con el proceso de fabricación. Hidrógeno azul es el nombre que se le da al hidrógeno derivado únicamente del gas natural, que tiene menos emisiones de dióxido de carbono y es más limpio que la mayoría de los combustibles fósiles.

El amoníaco es un compuesto químico que contiene tres moléculas de hidrógeno y una molécula de nitrógeno. En este sentido, "almacena" hidrógeno y puede utilizarse como materia prima para la producción de "hidrógeno sostenible". El amoníaco en sí, como el hidrógeno, no emite dióxido de carbono cuando se quema en una central térmica. El color azul en el nombre significa que se produce utilizando gas natural (y en algunos casos, carbón). Se considera una forma más ecológica de producción de energía también debido a la capacidad de capturar y secuestrar dióxido de carbono (CCS) durante el proceso de conversión. Al menos eso asegura la empresa Aramco, que los produce.

De azul a verde

Muchos expertos creen que la técnica descrita anteriormente es solo un paso de transición y el objetivo es lograr una producción eficiente de amoníaco verde. Por supuesto, este no diferirá en la composición química, al igual que el azul no difiere en la composición química de ningún otro amoníaco. El punto es simplemente que el proceso de producción de la versión verde completamente libre de emisiones y no tendrá nada que ver con los combustibles fósiles. Esto podría ser, por ejemplo, una planta para la producción de hidrógeno renovable, que luego se convierte en amoníaco para facilitar su almacenamiento y transporte.

En diciembre de 2018, la Comisión de Transición Energética Británica, "una coalición de líderes empresariales, financieros y de la sociedad civil de todas las industrias que producen y usan energía", publicó un informe. Misión posible. Según los autores, la descarbonización completa del amoníaco para 2050 es técnica y económicamente factible, pero el amoníaco azul no importará en unas pocas décadas. eventualmente dominará amoníaco verde. Esto se debe al alto costo de capturar el último 10-20% de COXNUMX, dice el informe.₂ en el proceso de producción. Sin embargo, otros comentaristas han señalado que estas predicciones se basan en el estado del arte. Mientras tanto, continúa la investigación sobre nuevos métodos para la síntesis de amoníaco.

Por ejemplo Mateo Masanti, ingeniero de Casale SA (miembro de Ammonia Energy Association), presentó un nuevo proceso patentado para "convertir gas natural en amoníaco para reducir las emisiones de COXNUMX".₂ a la atmósfera hasta un 80% en relación con las mejores tecnologías disponibles”. En pocas palabras, propone reemplazar la unidad CDR (eliminación de dióxido de carbono) utilizada para capturar el dióxido de carbono de los gases de escape después de la combustión con una "estrategia de descarburación previa a la combustión".

Hay muchas otras ideas nuevas. La empresa estadounidense Monolith Materials ofrece “un nuevo proceso eléctrico para convertir gas natural en carbono en forma de hollín e hidrógeno con alta eficiencia”. El carbón no es un desperdicio aquí, sino una sustancia que puede tomar la forma de una mercancía comercialmente valiosa. La empresa quiere almacenar hidrógeno no solo en forma de amoníaco, sino también, por ejemplo, en metanol. También está eSMR, un método desarrollado por Haldor Topsoe de Dinamarca basado en uso de electricidad generada a partir de fuentes renovables como fuente adicional de calor de proceso en la etapa de reformado con vapor de metano en la producción de hidrógeno en una planta de amoníaco. Se prevén emisiones reducidas de CO₂ para la producción de amoníaco alrededor del 30%.

Como saben, nuestro Orlen también se dedica a la producción de hidrógeno. Habló sobre la producción de amoníaco verde como almacenamiento de energía en el Congreso Químico de Polonia en septiembre de 2020, es decir unos días antes de la salida del mencionado transporte a Japón, Jacek Mendelewski, miembro de la junta de Anwil del grupo PKN Orlen. De hecho, probablemente fue amoníaco azulsegún la clasificación anterior. De esta declaración no queda claro que Anwil ya fabrique este producto, pero se puede suponer que hay planes en Polonia para producir al menos amoníaco azul.