آمونیاک آبی، رویکردی نوین در صنعت دریانوردی

علی مهدی‌نیا روز چهارشنبه در گفت‌وگوی اختصاصی با خبرنگار علمی هیچ یک درباره رویکرد نوین در صنعت دریانوردی اظهار داشت: امروزه، در پی افزایش نگرانی‌ها از تغییرات اقلیمی و اثرات مخرب آن بر محیط زیست، صنعت دریانوردی به دنبال راهکارهایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و دستیابی به اهداف تعیین شده توسط سازمان‌ بین‌المللی دریانوردی است.

وی افزود: صنعت کشتیرانی به عنوان یکی از بخش‌های کلیدی اقتصاد جهانی، مسئول بیش از ۸۰ درصد تجارت بین‌المللی است. با این حال، این صنعت با سهمی حدود ۳ درصد در انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای، یکی از منابع مهم آلودگی هوا نیز محسوب می‌شود و سالانه بیش از ۱۰۵۶ میلیون تن دی‌اکسید کربن را وارد جَو می‌کند که این حجم عظیم آلایندگی و تاثیرات مخرب آن بر تغییرات اقلیمی، کاهش اثرات زیست‌محیطی این صنعت را به یک ضرورت تبدیل کرده است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی در ادامه گفت: توافق‌های بین‌المللی مانند دستورالعمل کیوتو و توافق‌نامه پاریس و همچنین اقدامات سازمان ملل از طریق اجلاس‌ها و اهداف توسعه پایدار بر کاهش آلودگی و توسعه فناوری‌های پاک در صنعت دریانوردی تاکید دارند. همچنین گزارش‌های هیات بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی موسوم به آی.پی.سی.سی و کنوانسیون بین‌المللی جلوگیری از آلودگی ناشی از کشتی ها (MARPOL ۷۳/۷۸) نیز با هدف کاهش انتشار آلاینده‌ها در صنعت حمل و نقل دریایی، نقش مهمی در این راستا ایفا می‌کنند.

به گفته مهدی‌نیا بر اساس گزارش هیات بین‌دولتی تغییرات آب و هوایی در سال ۲۰۱۹، پیش‌بینی می‌شود سطح دریاها تا سال ۲۰۵۰ حدود ۳۲ سانتی‌متر افزایش یابد که این امر فشار زیادی بر صنایع حمل‌ونقل و انرژی وارد می‌کند. سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) نیز با هدف کاهش ۵۰ درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای تا سال ۲۰۵۰، استفاده از سوخت‌های جایگزین و راهکارهای نوآورانه را در دستور کار خود قرار داده است.

وی درباره آمونیاک آبی توضیح داد که آمونیاک (NH₃) از ترکیب نیتروژن و هیدروژن تولید می‌شود. این فرآیند که به نام فرآیند هابر-بوش شناخته می‌شود، به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرمول شیمیایی این واکنش هم به N۲+۳H۲→۲NH۳N۲+۳H۲→۲NH۳ است. بر این اساس در تولید آمونیاک آبی، دی‌اکسید کربن (CO₂) ناشی از استخراج هیدروژن از گاز طبیعی جذب و در مخازن زیرزمینی ذخیره می‌شود.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس شناسی و علوم جوی اظهار داشت که فناوری جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) می‌تواند تا ۹۵ درصد از CO₂ تولیدی را حذف کند و نیتروژن که از هوا استخراج می‌شود، منبعی فراوان و تجدیدپذیر بوده و از نظر خواص فیزیکی هم آمونیاک گازی بی‌رنگ با بویی تند است که در دمای °C ۳۴/۳۳ −به مایع تبدیل می‌شود.

مزایای آمونیاک آبی

مهدی‌نیا به مزایای استفاده از آمونیاک آبی در صنعت دریانوردی پرداخت و گفت: این سوخت هنگام سوختن هیچ دی‌اکسید کربنی منتشر نمی‌کند و در صورت استفاده از فرآیند CCS، انتشار گازهای گلخانه‌ای در کل زنجیره تولید نیز به حداقل می‌رسد. احتراق آمونیاک، اکسیدهای گوگرد (SOx) یا ذرات معلق تولید نمی‌کند و اکسیدهای نیتروژن (NOx) نیز با استفاده از فناوری SCR قابل کنترل هستند. همچنین زیرساخت‌های موجود در بیش از ۱۲۰ بندر جهانی امکان ذخیره‌سازی و سوخت‌رسانی آمونیاک را فراهم کرده‌اند که از نظر چگالی انرژی، آمونیاک آبی با ۱۲.۷ مگاژول بر لیتر از سوخت‌های سنگین دریایی انرژی کمتری دارد، اما چگالی انرژی آن بیشتر از هیدروژن است.

وی ادامه داد: حمل و نقل و ذخیره‌سازی آمونیاک در مقایسه با هیدروژن هم آسان‌تر است، زیرا در دمای بالاتری به مایع تبدیل می‌شود و نیازی به فشار بسیار بالا ندارد. با این حال، استفاده از آمونیاک آبی با چالش‌هایی مانند سمیت بالای آن همراه است که نیازمند رعایت نکات ایمنی در هنگام کار با آن است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی درباره دیگر مزایای آن گفت: استفاده از آمونیاک آبی به عنوان یک سوخت جایگزین در صنعت دریانوردی، علاوه بر مزایای زیست‌محیطی، مزایای اقتصادی نیز دارد. این سوخت می‌تواند به کاهش هزینه‌های مرتبط با آلودگی هوا و آب کمک کند. همچنین، با توجه به زیرساخت‌های موجود برای ذخیره‌سازی و سوخت‌رسانی آمونیاک، این سوخت می‌تواند به عنوان یک گزینه مقرون به صرفه در مقایسه با برخی دیگر از سوخت‌های جایگزین در نظر گرفته شود. اکنون چند کشور در حال توسعه زیرساخت‌های لازم برای استفاده از آمونیاک آبی هستند. برای مثال، ژاپن برنامه دارد تا سال ۲۰۵۰، ۳۰ میلیون تن آمونیاک را برای مصارف داخلی و کشتیرانی استفاده کند و قیمت این سوخت را به نصف تقلیل دهد. در ژاپن، نخستین محموله آمونیاک آبی جهان از آرامکوی سعودی در سال ۲۰۲۰ دریافت شد که نشان دهنده تغییر در ترکیب انرژی این کشور بوده است.

تاثیر آمونیاک آبی بر اقلیم

مهدی‌نیا درباره تاثیر آمونیاک آبی بر اقلیم توضیح داد که این منجر به کاهش انتشار متان فراری از زنجیره تأمین گاز طبیعی می شود که بسیار مهم است. در حالی که استخراج گاز طبیعی با حداقل انتشار گاز فراری امکان‌پذیر است و نمونه‌هایی از شیوه‌های غیرمسئولانه نیز وجود دارند که منجر به انتشار بیش از حد این گاز می‌شوند. کشورهایی مانند نروژ با اجرای طرح‌هایی مانند MIQ نشان داده‌اند که تنظیم مؤثر انتشار متان فراری امکان‌پذیر است. بنابراین، ایجاد و اجرای بهترین شیوه‌ها برای گواهی معتبر مواد اولیه و کنترل انتشار ضروری به نظر می‌رسد.

وی در ادامه افزود: از طرفی، در حالی که امکان ذخیره‌سازی CO₂ از نظر ظرفیت تأیید شده است، گواهی‌دهی و توسعه زیرساخت‌های ذخیره‌سازی دائمی CO₂ باید گسترده‌تر شود. در نتیجه، توسعه زیرساخت‌های جهانی برای ذخیره‌سازی CO₂ یکی دیگر از عوامل کلیدی برای استفاده از آمونیاک آبی به عنوان سوخت است.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی در تکمیل این بخش گفت: در مجموع، برای اینکه آمونیاک آبی به عنوان یک سوخت کم‌انتشار تأثیر مثبتی بر اقلیم داشته باشد، باید به سه حوزه کلیدی شامل، صدور گواهی کاهش انتشار گازهای فراری متان، جذب کامل انتشار CO₂ از فرآیند اصلاح و صدور گواهی برای ذخیره دائمی این انتشارها در طول عمر عملیاتی تاسیسات تولید توجه کرد.

مهدی نیا این را هم گفت که آمونیاک امروزه به عنوان یک کالای جهانی مدیریت می‌شود و چند طرح مفهومی برای طراحی کشتی‌های سوخت‌رسان آمونیاک توسعه یافته‌اند که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰، آمونیاک بتواند حدود یک سوم سوخت‌رسانی به ناوگان دریایی را تشکیل دهد. با این حال، برای رسیدن به این هدف، توسعه و پذیرش این سوخت نیازمند زمان و تلاش های گسترده‌ای است. علاوه بر اینکه باید استانداردهای جدیدی برای ایمنی و مدیریت صحیح سوختگیری با آمونیاک تنظیم شود، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها و فناوری‌های پیشرفته نیز الزامی است.

وی در بیان مزایای استفاده از آمونیاک شامل انتشار نیافتن CO₂ در فرایند سوخت سوزی به شرطی که از هیدروژن تولیدشده با انرژی تجدیدپذیر برای ساخت آن استفاده شود اشاره کرد و گفت که این سوخت می‌تواند به صنعت حمل‌ونقل دریایی کمک کند تا به اهداف کاهش انتشار جهانی و کاهش آلودگی محیطی دست یابد. با این حال، هنوز شکاف‌هایی در توسعه فرآیندهای استاندارد برای مدیریت ایمن، ذخیره‌سازی و سوخت‌رسانی آمونیاک به عنوان یک سوخت دریایی وجود دارد. به همین دلیل، صنعت باید خطرات احتمالی ایمنی مرتبط با استفاده از آمونیاک به عنوان سوخت جایگزین را بررسی کند.

معاون پژوهشی و آموزشی پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی در عین حال آمونیاک را بسیار سمی دانست و گفت که ایمنی در کشتی‌ها چالش مهمی برای استفاده از این سوخت محسوب می‌شود. بر این اساس، ارزیابی خطرات ناشی از نشت آمونیاک به محیط‌های دریایی در نتیجه ریختن یا تصادف در طول عملیات سوخت‌گیری یا در صورت برخورد و غرق شدن کشتی و تأثیر آن‌ها بر اکوسیستم‌ها، طراحی کشتی و هزینه‌ها، حوزه‌های کلیدی تحقیقاتی هستند تا پذیرش این مسیر سوخت امکان‌پذیر شود.