1 آذر 1404
کشتیرانی حدود 3 درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای جهان را تشکیل می‌دهد. بنابراین، مقررات مربوط به انتشار CO2 و انتشار گازهای مضر، مانند NOx و SOx، قرار است تغییرات عمده فناوری را در این صنعت را هدف قرار دهد. برای روشن شدن موضوع، اگر صنعت کشتیرانی یک کشور بود، در رتبه ششم انتشاردهنده‌های بزرگ، بالاتر از آلمان و بریتانیا قرار می‌گرفت. سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) هدف بلندپروازانه‌ای برای کربن‌زدایی تعیین کرده است که بر اساس آن انتشار CO2 از کشتیرانی تا سال 2050 حداقل 50 درصد در مقایسه با پایه سال 2008 کاهش یابد. برای کربن‌زدایی در بخش دریایی گزینه‌هایی مانند فناوری‌های آمونیاک سبز و هیدروژن سبز، اما به دلیل موانع اجرایی کلیدی زیر محدود هستند
هزینه
ذخیره‌سازی سوخت
تقاضای فضای ذخیره‌سازی اضافی
بلوغ فنی
قیمت بالای سوخت
دسترسی محدود
فقدان زیرساخت‌های سوخت‌رسانی جهانی
ایمنی
فقدان مقررات
از این رو، با استفاده از فناوری‌های موجود فعلی، عملی‌ترین و کاربردی‌ترین طرح برای دستیابی به انتشار صفر، شامل استفاده از LNG و LPG به عنوان یک راه حل واسط است. از سوی دیگر، سوخت‌های در حال گذار، مانند LNG، هنوز هم وقتی به صورت تجدیدناپذیر تولید می‌شوند، CO2 منتشر می‌کنند و بنابراین، نمی‌توانیم پتانسیل سایر سوخت‌های جایگزین، مانند آمونیاک، را علیرغم معایب فعلی‌شان نادیده بگیریم. علاوه بر این، سوخت‌هایی مانند LNG می‌توانند به دلیل “لغزش متان” تأثیر منفی بر محیط زیست داشته باشند. متان یک گاز گلخانه‌ای بسیار قوی‌تر از CO2 است.
روش‌های فعلی تولید آمونیاک معمولاً از سوخت‌های فسیلی برای ایجاد یک ماده اولیه هیدروژن استفاده می‌کنند و سپس، از طریق فرآیند هابر بوش که انرژی زیادی مصرف می‌کند، هیدروژن و نیتروژن را با کمک دماهای بالا، فشارهای بالا و یک کاتالیزور ترکیب می‌کنند. عزیز و همکارانش مروری بر تولید، ذخیره‌سازی و استفاده از آمونیاک ارائه دادند. آنها در بررسی خود اشاره می‌کنند که آمونیاک می‌تواند توسط منابع انرژی تجدیدپذیر یا سوخت‌های فسیلی تولید شود و نشان می‌دهند که آمونیاک می‌تواند به دلیل خواص فیزیکی عالی خود مستقیماً یا به طور مؤثر به عنوان یک حامل انرژی هیدروژن استفاده شود. از سوی دیگر، واحدهای جداسازی هوا معمولاً برای جداسازی و تأمین ماده اولیه نیتروژن مورد نیاز هستند. در سال 2020، تولید جهانی آمونیاک 2٪ از کل مصرف انرژی و 1.3٪ از انتشار CO2 را تشکیل می‌داد. در سال‌های اخیر، استفاده از آمونیاک به عنوان سوخت دریایی شتاب بیشتری گرفته است. برای تولید آمونیاک سبز به صورت تجدیدپذیر، به انرژی خورشیدی، بادی یا آبی نیاز است. مقادیر مورد نیاز برای تأمین آمونیاک به عنوان سوخت برای صنعت کشتیرانی باید افزایش یابد و بنابراین، اگر آمونیاک به صورت تجدیدپذیر تولید نشود، انتشار CO2 مربوطه می‌تواند افزایش یابد. در نتیجه، تولید آمونیاک توسط انرژی‌های تجدیدپذیر ضروری است. با این حال، تولید آمونیاک سبز در مقایسه با آمونیاک مبتنی بر سوخت فسیلی مرسوم هنوز مقرون به صرفه نیست. در حال حاضر، 90٪ از تولید فعلی آمونیاک به سوخت‌های فسیلی مانند گاز طبیعی بستگی دارد.
آمونیاک آبی که می‌تواند با استفاده از سیستم‌های جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) تولید شود، می‌تواند افزایش انتشار CO2 را کاهش دهد. با این حال، فناوری‌های CCS در مراحل اولیه تحقیق و توسعه هستند، بنابراین برای تجاری‌سازی آماده نیستند و مقرون به صرفه نیستند. این پروژه‌ها کل زنجیره ارزش را پوشش می‌دهند و بر عناصر مختلف برای گذار کشتیرانی به سوخت‌های بدون انتشار تمرکز دارند. در این راستا، مطالعاتی مانند مطالعه دینسر و همکاران انجام شده است. ارزیابی عملکرد چرخه عمر تولید آمونیاک جهت تعیین پیامدهای فرآیند تولید برای محیط زیست، از نظر پتانسیل گرمایش جهانی، و همچنین در نظر گرفتن سایر عوامل مؤثر بر محیط زیست ضروری است. به عنوان مثال، در مطالعه آنها، با توجه به قابلیت‌ها و راندمان‌های فعلی، آمونیاک سبز تولید شده از پیل های سوختی از نظر سمیت، اسیدی شدن و اوتروفیکاسیون به دلیل راندمان پایین سیستم های پیل های سوختی فعلی، تأثیر زیست‌محیطی قابل توجهی دارد. از این رو، تعداد زیادی سلول و مساحت مربوطه برای تولید توان لازم مورد نیاز است. با این وجود، یک جایگزین معتبرتر برای تولید آمونیاک می‌تواند الکترولیز مبتنی بر باد باشد. علاوه بر این، نویسندگان ذکر می‌کنند که آمونیاک تولید شده با استفاده از زیست توده بیشترین تأثیر “خوش‌خیم” را بر محیط زیست دارد.
کشتیرانی با انتشار گازهای گلخانه ای صفر باید بر سه رکن اصلی بنا شود:
مقاوم‌سازی یا طراحی کشتی‌های جدید با قابلیت استفاده از سوخت‌های جایگزین با انتشار صفر، به طوری که طراحی باید ایمنی، قابلیت اطمینان و عملکرد اثبات‌شده را در یک زمینه عملیاتی در بر بگیرد؛
استفاده از سوخت‌های با انتشار کربن دی اکسید صفر که می‌توانند به مقدار کافی (و در عین حال پایدار) برای برآوردن تقاضای فعلی و رو به رشد تولید شوند
تأمین مالی و سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های موجود و جدید لازم برای کربن‌زدایی کشتیرانی در سراسر زنجیره ارزش.
هر اقدام یا فناوری جدیدی که شامل آمونیاک به عنوان سوخت باشد، نیاز به پذیرش عمومی دارد. در یک نظرسنجی آنلاین اخیر که در بریتانیا و مکزیک انجام شد، گواتی-روخو و همکارانش اظهار داشتند که اکثر شرکت‌کنندگان از توسعه فناوری‌های آمونیاک سبز حمایت می‌کنند. با این حال، برداشت مربوطه به شدت به خطرات و مزایای مرتبط وابسته است. در نتیجه، پذیرش عمومی یک فناوری انرژی پیچیده و مطالعه آن دشوار است.
برای استفاده از هیدروژن مایع، آمونیاک امکان ذخیره‌سازی هیدروژن بیشتری به صورت مایع را بدون نیاز به ذخیره‌سازی به صورت کرایجنیک فراهم می‌کند (33.4- درجه سانتیگراد برای آمونیاک در مقایسه با 252.9- درجه سانتیگراد برای هیدروژن)، بنابراین NH3 را به یک حامل هیدروژن مناسب تبدیل می‌کند. ذخیره هیدروژن بسیار گران‌تر از آمونیاک است، با وجود این واقعیت که هر دو سوخت چگالی انرژی مشابهی دارند. برای تبدیل شدن آمونیاک به یک سوخت رقابتی در گذار کشتیرانی به کربن‌زدایی موانع متعددی وجود دارد، از جمله یک ژنراتور برق مناسب با سوخت آمونیاک، ابزار ارزیابی ایمنی سیستم مناسب و اقدامات کاهش دهنده برای مقابله با خطرات آمونیاک از جمله این موانع هستند. مدیریت و ایمنی هیدروژن از مسائل مهمی است که باید به آنها پرداخته شود. در مقابل ذخیره‌سازی آمونیاک عموماً ساده‌تر از هیدروژن است. یکی دیگر از محدودیت‌های هیدروژن، همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، این است که در حالت گازی چگالی انرژی پایینی (4.7 گیگاژول بر متر مکعب) در مقایسه با هیدروژن مایع (8.5 گیگاژول بر متر مکعب) دارد. با این حال، مایع‌سازی هیدروژن یک فرآیند انرژی‌بر است. در درازمدت، حامل‌های انرژی بدون کربن مانند هیدروژن و آمونیاک، امیدوارکننده‌ترین مسیرها را برای کربن‌زدایی از حمل‌ونقل دریایی ارائه می‌دهند. با این حال، سوخت‌های زیستی، در کوتاه‌مدت تا میان‌مدت، برای بهسازی‌ها و زیرساخت‌های موجود مناسب‌ترین هستند. علاوه بر این، پروژه NoGAPS به این نتیجه رسید که پیش‌بینی می‌شود آمونیاک سنتز شده از هیدروژن سبز نشان‌دهنده یک سوخت معتبر بلندمدت و بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای است. پروژه NoGAPS همچنین به این نتیجه رسید که پتانسیل حمل‌ونقل دریایی با سوخت آمونیاک برای کمک به کربن‌زدایی از بخش دریایی قابل توجه است و حامل‌های آمونیاک نقطه شروع منطقی برای نشان دادن این پتانسیل هستند. با این حال، و از همه مهم‌تر، حمایت دولت و تأمین مالی عمومی می‌تواند سرمایه‌گذاری را در حال حاضر تسریع کند، که می‌تواند چشم‌انداز بلندمدت برای استقرار آمونیاک به عنوان سوخت حمل‌ونقل دریایی را بهبود بخشد.