Бензин и водород должно заменить совершенно новое топливо

У модного сегодня водорода в качестве топлива появилась неожиданная альтернатива – использующийся в качестве удобрения аммиак. Почему инженеры заявляют о способности аммиака «воплотить в жизнь мечту человечества о безуглеродной энергии», чем он лучше других энергоносителей и как все это связано с глобальным потеплением на планете?

По страницам мировой прессы прокатилась волна сообщений о проектах производства аммиака из природного газа, а также поставок этого вещества странам, разрабатывающим двигатели для морского и автомобильного транспорта. Моторы эти, по оценкам экспертов американского портала Oil Price, могут «сильно поуменьшить интерес потребителя к электромобилям и переориентировать покупателей на машины с аммиачными ДВС». Заводы по производству аммиачного топлива начинают строиться в Саудовской Аравии, Австралии, Канаде, Норвегии.

Как два химика решили глобальную проблему

Аммиак используется человечеством давно – но совсем в других целях. Примерно век назад мир столкнулся с надвигающимся продовольственным кризисом. Быстрый рост населения поставил фермеров перед необходимостью не только увеличить объемы выращиваемой продукции, но и добиться более быстрого созревания урожая. Азотфиксирующие бактерии в почве не успевали размножаться в нужном количестве, чтобы решать две названные задачи, а запасы гуано и природных нитратов в Южной Америке, которые фермеры применяли в качестве удобрений, сокращались.

Именно тогда немецкие химики Фриц Габер и Карл Бош разработали способ синтезирования аммиака, соединяя под давлением водород и атмосферный азот. Метод Габера-Боша (за открытие которого эти химики получили Нобелевскую премию) и поныне считается «решением одной из самых глобальных проблем, стоявших перед человечеством» (как называли это тогда). Поскольку именно продукт, получаемый в результате названной выше реакции, позволяет мировому сельскому хозяйству иметь то огромное количество синтезированных удобрений, которое природа создать не может.

Теперь же, по мнению экспертов, аммиак может сыграть свою роль в предотвращении еще одной глобальной проблемы, вызванной человечеством, – чрезмерного выброса углекислоты в атмосферу. И остановить эту катастрофу, считают сегодня многие ученые, способен аммиак (NH3). А точнее, перевод энергетики «на аммиачные рельсы».

Во-первых, потому что он может стать идеальным хранилищем для водорода, который в нужное время и в нужном месте отдаст на использование в топливных элементах и турбинах без выбросов вредных газов. Во-вторых, аммиак может стать экологичным топливом для электростанций и транспортных средств, морских и речных судов в первую очередь.

Преимущества аммиака-топлива

В отчете, составленном датской фирмой Haldor Topsoe, занимающейся технологиями производства аммиака, отмечен ряд преимуществ, которые аммиак-топливо имеет над другими видами горючего. Плотность энергии у аммиака – 12,7 МДж/л, что значительно выше даже, чем у жидкого водорода (8,5 МДж/л). Жидкий водород должен храниться при температуре минус 253°C, тогда как для хранения аммиака требуются всего лишь минус 33°C. Кроме того, благодаря столетнему опыту использования аммиака в сельском хозяйстве уже существует обширная инфраструктура по производству этого продукта. Ежегодно в мире его производится около 180 млн метрических тонн, а 120 портов оборудованы аммиачными терминалами.

Первоначальное внимание движения за экологически чистую энергию уделялось литию благодаря большому вниманию, уделяемому рынкам электромобилей. Но он не в состоянии обеспечить достаточное количество электричества для поддержки полного перехода более тяжелых отраслей промышленности на чистые и устойчивые источники энергии. У аммиака же плотность энергии в девять раз выше, чем у литиево-ионных батарей. Он имеет удельную энергию в 1,8 раза больше, чем водород.

 

Аммиак менее воспламеним, чем бензин и керосин, его легче транспортировать, и он более экономичен. Да и заправлять им баки кораблей или автомобилей можно очень быстро, в отличие от зарядки аккумуляторов электрокаров.

 

Тони Уилл, генеральный директор CF Industries, крупнейшего в мире производителя аммиака, видит фундаментальный сдвиг в перспективах отрасли. «До этого момента мы занимались продажей азотной составляющей молекулы, – говорит он. – Теперь рынку интересна водородная часть молекулы, и у нее огромные перспективы».

По прогнозам отраслевых аналитиков Fior Markets, ожидается, что мировой рынок аммиака продолжит рост и к 2025 году достигнет отметки в 81,42 млрд долларов США. Судовладельцы и отраслевые аналитики сходятся во мнении, что аммиак может сыграть решающую роль в декарбонизации грузовых судов, что позволит к 2050 году сократить выбросы углерода на 50% по сравнению с уровнем 2008 года.