Чистый аммиак: цена и перспективы нового топлива для планеты

Аммиак все чаще рассматривается как перспективный источник энергии и носитель водорода. Он обладает высокой энергоемкостью, не содержит углерода, а его производство и транспортировка уже налажены в мировом масштабе, в основном для нужд сельского хозяйства. Однако у этой оптимистичной картины есть и обратная сторона – существующие методы производства аммиака оставляют огромный углеродный след.

Чистые способы получения аммиака существуют, но для их внедрения необходимы масштабные изменения в отрасли. Чтобы помочь политикам и бизнесу сделать правильный выбор, исследователи из Энергетической инициативы Массачусетского технологического института (MITEI) создали самую большую на сегодняшний день базу данных. Она детально описывает экономические и экологические последствия использования различных сценариев глобальных поставок аммиака в 63 странах мира.

Исследование дает четкое представление о компромиссах, связанных с различными технологиями. Например, полный переход на так называемый «голубой» аммиак – произведенный традиционными методами, но с улавливанием углерода – может сократить глобальные выбросы парниковых газов почти на 71% при увеличении стоимости на 23%. Переход на «зеленый» аммиак, получаемый с помощью возобновляемой энергии, способен снизить выбросы на 99,7%, но это обойдется на 46% дороже.

«Это самая комплексная работа о мировом ландшафте аммиака, – говорит старший автор исследования Гуйян Занг, научный сотрудник MITEI. – Водород и аммиак – единственные два вида топлива, которые можно использовать в больших масштабах без выбросов углерода. Если мы хотим генерировать энергию и тепло, не загрязняя атмосферу, других вариантов нет, при этом аммиак легче и дешевле транспортировать».

«Все говорят об аммиаке как о сверхважном носителе водорода в будущем, – добавляет ведущий автор Вуджэ Шин, постдокторант MITEI. – Но до сих пор не было единой базы данных для оценки последствий такого перехода. Наша работа заполняет этот серьезный пробел в знаниях».

Сегодня аммиак в основном производится по процессу Габера – Боша, на который в 2020 году приходилось около 1,8% мировых выбросов парниковых газов. Этот «серый» аммиак является энергозатратным и загрязняющим. Новые технологии позволяют производить «голубой» аммиак (с использованием природного газа и улавливания углерода) и «зеленый» (с помощью возобновляемых источников энергии), и количественная оценка их стоимости и жизненного цикла выбросов стала критически важной.

Ученые проанализировали шесть технологий производства, учитывая местные цены на электроэнергию, природный газ, стоимость финансирования и логистику. Самым дешевым в США оказался «серый» аммиак – 48 центов за килограмм, но он же и самый грязный – 2,46 кг эквивалента CO2 на килограмм продукта. Внедрение технологии улавливания углерода снижает выбросы на 61%, но увеличивает стоимость на 29%.

Исследование показало, что затраты и выбросы сильно варьируются в зависимости от цен на энергоносители в разных странах. Китай, например, становится оптимальным будущим поставщиком «зеленого» аммиака для многих стран, в то время как Ближний Восток предлагает конкурентоспособные пути производства «голубого» аммиака. В целом, «голубой» аммиак наиболее привлекателен для стран с дешевым природным газом, а производство с использованием обычной электросети оказалось дороже и углеродоемче традиционного.

Ожидается, что к 2050 году использование низкоуглеродного аммиака резко возрастет. Япония и Корея уже включили его в свои национальные энергетические стратегии и проводят испытания по его использованию для выработки электроэнергии. Новая база данных MITEI предоставит правительствам и компаниям необходимую информацию для понимания экономических и экологических последствий различных технологий и глобальных цепочек поставок, помогая выстроить верный курс на пути к декарбонизации.