Amoniac đã được đưa tin vì tính phù hợp của nó với vai trò là chất mang hydro và nhiên liệu, ngoài ra nó còn là một thành phần quan trọng trong phân bón . Các mạng lưới phân phối hiện có và việc dễ dàng biến khí amoniac thành chất lỏng khiến amoniac trở thành một cách hiệu quả về chi phí để vận chuyển năng lượng tái tạo. Đối với một thể tích nhất định, amoniac – một phân tử được tạo thành từ ba nguyên tử hydro và một nguyên tử nitơ – mang nhiều hơn khoảng 50% nguyên tử hydro so với chính hydro.
Vì amoniac chỉ chứa hydro và nitơ nên nó không thải ra khí carbon dioxide khi sử dụng. Nếu được tạo ra bằng cách sử dụng hydro xanh (được sản xuất bằng năng lượng tái tạo), quá trình sản xuất của nó cũng không thải ra khí carbon dioxide. Do đó, amoniac xanh có thể giúp đạt được một thế giới không có mạng, đặc biệt là nhiên liệu cho vận tải đường dài và công nghiệp nặng.
Amoniac xanh được sản xuất bằng năng lượng tái tạo có thể được sử dụng để phát điện, lưu trữ và vận chuyển năng lượng, nhiên liệu và phân bón.
Nguồn: Chương trình nghị sự Davos/Diễn đàn kinh tế thế giới , CC BY-NC-ND
Úc có vị trí thuận lợi để phát triển ngành xuất khẩu hydro tái tạo lớn, có khả năng sử dụng amoniac xanh. Các dự án được đề xuất bao gồm Cape Hardy , Collinsville , Australian Renewable Energy Hub , HyNQ , H2Tas và Gibson Island .
Thật không may, chỉ vì amoniac không chứa carbon, điều đó không tốt cho môi trường. Đó là một nguồn gây ô nhiễm nitơ, có nhiều tác động xấu đến môi trường. Mặc dù Úc có lợi thế tự nhiên trong việc sản xuất amoniac xanh, nhưng trớ trêu thay, chúng ta lại có lượng khí thải nitơ trên đầu người lớn nhất trên thế giới.
Tuy nhiên, hiếm khi những người ủng hộ amoniac xanh đánh giá nghiêm túc tính bền vững môi trường của nó ngoài những tuyên bố bằng 0 ròng.
Vượt qua ranh giới hành tinh
Trung tâm phục hồi Stockholm xác định chín quy trình điều chỉnh Trái đất để hỗ trợ sự sống như chúng ta biết. Các ranh giới của “không gian vận hành an toàn” đã được xác định cho từng quy trình.
Chắc hẳn bạn sẽ không ngạc nhiên khi biết biến đổi khí hậu là một trong những ranh giới mà chúng ta đã vượt quá. Bạn có thể được tha thứ nếu nghĩ rằng đó là tác động lớn nhất của chúng ta đối với hành tinh. Nhưng “vinh dự” đó thuộc về dòng chất dinh dưỡng sinh địa hóa, chủ yếu là kết quả của phân bón nitơ.
Tại sao? Vâng, nó trở lại với amoniac.
Các ranh giới hành tinh của Trung tâm phục hồi Stockholm. (BII là viết tắt của Chỉ số nguyên vẹn đa dạng sinh học. E/MSY là số lần tuyệt chủng trên một triệu loài-năm, thước đo phổ biến về tốc độ tuyệt chủng. P là viết tắt của phốt pho và N là nitơ.) Nguồn: Azote cho Trung tâm phục hồi Stockholm, dựa trên phân
tích trong Wang-Erlandsson et al 2022 , CC BY-NC-ND
Mất cân bằng chu trình nitơ
Nitơ chiếm 78% bầu khí quyển của chúng ta dưới dạng khí dinitơ (N₂). Tuy nhiên, ở dạng này, nó không thể tiếp cận được với các sinh vật sống.
Để hỗ trợ sự sống, nitơ phải được chuyển đổi thành các dạng phản ứng như amoniac. Khi đến các hệ sinh thái, amoniac trải qua một loạt các biến đổi hóa học. Cuối cùng, nó lại chia thành N₂ và chu kỳ có thể bắt đầu lại từ đầu.
Trong hàng triệu năm, các quá trình trong từng bước của chu kỳ luôn cân bằng. Tuy nhiên, sản xuất phân bón công nghiệp trong thế kỷ 20 đã làm mất cân bằng chu kỳ này.
Mặt khác, amoniac là một chất hóa học kỳ diệu để trồng trọt. Ước tính có khoảng 3,5 tỷ người đang được nuôi sống nhờ phân bón hóa học . Điều này có nghĩa là gần một nửa dân số thế giới sẽ đói nếu không có amoniac tổng hợp.
Nhược điểm là có quá nhiều nitơ phản ứng kết thúc trong môi trường – nhiều hơn gấp đôi so với ranh giới hành tinh được khuyến nghị .
Trong trường hợp dư thừa nitơ, việc vượt qua ranh giới hành tinh của nó đã gây ra hậu quả rất lớn. Nó đã dẫn đến sự suy thoái của các hệ sinh thái, sương mù quang hóa, mưa axit và các vấn đề về sức khỏe như bệnh hô hấp và ung thư , tảo nở hoa dẫn đến cá chết như vụ gần đây ở Hồ Menindee , thiệt hại cho Rạn san hô Great Barrier và khí nhà kính nhiều hơn nữa mạnh hơn carbon dioxide .
Sản xuất thêm amoniac như một chất mang năng lượng tái tạo có thể làm cho những vấn đề này trở nên tồi tệ hơn.
Vấn đề rò rỉ
Một số ước tính chuỗi cung ứng amoniac làm rò rỉ nó vào môi trường với tỷ lệ cao tới 6% . Tuy nhiên, nghiên cứu còn hạn chế. Các chuỗi cung ứng khí đốt tự nhiên được hiểu rộng rãi hơn có thể cung cấp một con số tương đương khoảng 2,6% .
Thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng amoniac cho xe tải và vận chuyển đường dài có thể làm giảm lượng khí thải carbon trong vận chuyển (chiếm 37% tổng lượng khí thải carbon dioxide). Tuy nhiên, nếu 2,6% amoniac bị rò rỉ từ chuỗi cung ứng, chúng tôi ước tính điều này có thể tăng gấp ba lần dòng nitơ phản ứng, tiếp tục vượt quá ranh giới hành tinh. Với tỷ lệ rò rỉ 6%, nó có thể gấp bốn lần.
Tất cả chúng ta đều biết biến đổi khí hậu đã và đang thay đổi thế giới của chúng ta như thế nào – và đó là “chỉ” 1,2 lần ranh giới hành tinh carbon. Sử dụng amoniac xanh làm chất mang năng lượng tái tạo có thể có tác động thậm chí còn lớn hơn đến ranh giới hành tinh nitơ.
Một bổ sung cho amoniac
Một chất mang năng lượng tái tạo khác có thể được tạo ra từ hydro xanh: metanol. Đó là một phân tử gồm bốn nguyên tử hydro và một nguyên tử carbon và oxy.
Giống như amoniac, metanol có thể được sử dụng làm nhiên liệu . Nó có thể thay thế các nguyên liệu hóa dầu được sử dụng trong các quy trình và sản xuất công nghiệp. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy metanol cũng có thể cho phép công nghệ sinh học tích hợp tốt hơn với các quy trình công nghiệp.
Quan trọng hơn, metanol không ảnh hưởng đến chu trình nitơ. Miễn là nó được tạo ra bằng cách sử dụng nguồn carbon có thể tái tạo, chẳng hạn như carbon dioxide từ quá trình thu khí trực tiếp , sẽ không có tác động thực sự đến môi trường. Các dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho thấy Hoa Kỳ chú trọng nhiều hơn đến metanol xanh, trong khi Úc và Châu Âu tập trung nhiều hơn vào amoniac xanh.
Chia sẻ:
