Amoniako gamybos ateitis: ar Baltijos šalys pasirengusios pereiti prie žaliosios energijos?

Kasdien vilkimi drabužiai, naudojamos plastikinės pakuotės, o taip pat – bene pusė ant mūsų stalų esančio maisto. Daugelis kasdieniam gyvenimui būtinų daiktų ir produktų yra pagaminti ar užauginti naudojant vieną ir tą patį cheminį junginį – amoniaką. Visgi tradicinė jo gamyba – tarši, o spartėjantis klimato atšilimas ir keliami energetinės transformacijos tikslai neišvengiamai verčia pereiti prie žalesnės jo alternatyvos.

Amoniakas – vienas iš septynių bazinių cheminių junginių, iš kurių gaminami visi kiti chemijos pramonės produktai. Be jo sunkiai įsivaizduojama ir tekstilės, elektronikos, farmacijos, plastiko gamybos ir, be abejo, žemės ūkio trąšų pramonė. Dar 2023 metais pasauliniai amoniako gamybos mastai siekė įspūdingas 150 milijonų tonų. Visgi dvigubai daugiau nei paties amoniako jo gamyba išskyrė anglies dioksido.

Žaliasis amoniakas, pasak KTU tyrėjos dr. Ievos Barauskienės, gali būti gaminamas tos pačios Haber-Bosch sintezės metu, tačiau tam yra būtina atsinaujinanti energija ir žaliasis vandenilis. Pastarasis, mokslininkės teigimu, yra gaminamas ne tradiciniu būdu, reikalaujančiu daug iškastinio kuro, tačiau pasitelkus elektrolizę ir atsinaujinančią energiją.

Visgi šiandien dėmesys krypsta ne tik į „žalesnio“ amoniako gamybos technologijas, tačiau ir į pačių valstybių infrastruktūros pritaikymą joms naudoti. Tad, natūralu, jog tenka savęs paklausti, ar mes esame pasirengę žengti žaliojo amoniako gamybos transformacijos link?

Ne tik ekologinė reikšmė

Nors viena pagrindinių priežasčių, skatinančių pasaulį pereiti nuo šiuo metu taršaus amoniako prie „žaliosios“ jo versijos, yra į aplinką išskiriamo anglies dioksido kiekio mažinimas, KTU tyrėja doc. K. Bočkutė pabrėžia – amoniako gamybos pramonės transformacija taip pat itin svarbi ir geopolitiniu požiūriu.

„Perėjimas prie tvaraus (žaliojo) amoniako yra ypač svarbus norint užtikrinti tvarią žemės ūkio praktiką bei didinant energetinį saugumą visame pasaulyje, – teigia ji. – Atsiejant amoniako gamybą nuo gamtinių dujų kainų, žaliasis amoniakas gali padėti stabilizuoti trąšų kainas ir padidinti aprūpinimą maistu, o tai ypač svarbu atsižvelgiant į geopolitinę įtampą, turinčią įtakos gamtinių dujų tiekimui.”

„Lietuva, kaip ir visas Baltijos regionas, gali turėti nemažą potencialą tapti žaliosios energetikos inovacijų lydere, – teigia mokslininkas. – Be to, investicijos į žaliojo amoniako technologijas paskatintų regiono pramonės inovacijas, pritrauktų tarptautinių partnerių ir potencialiai didintų eksporto galimybes.“

Žaliojo amoniako gamybos plėtra regione ir Lietuvoje, pasak prof. G. Laukaičio, yra natūralus žingsnis Europos žaliojo kurso ir Lietuvos žaliojo vandenilio, kaip ateities kuro, plėtros strategijos kontekste. Juk žaliasis amoniakas šiandien laikomas vienu potencialiausių žaliojo vandenilio energijos „nešiklių“, tai yra – būdu efektyviai saugoti pagamintą žaliojo vandenilio energiją. Būtent šis klausimas Baltijos regionui greitu metu taps tik dar aktualesnis, juk Klaipėdoje planuojama statyti žaliojo vandenilio gamybos stotį.

Ar Baltijos jūros regionas tam pasiruošęs?

Baltijos regionas, pasak KTU tyrėjos doc. K. Bočkutės, iš tiesų turi strateginės reikšmės ir visos Europos Sąjungos žaliojo amoniako gamybos kontekste – visų pirmą dėl palankių gamtinių sąlygų vystant regioninę žaliojo amoniako gamybos ekosistemą, o taip pat dėl vieningo technologinio ir politinio Baltijos jūros šalių požiūrio.

„Baltijos jūros regionas sudaro optimalią aplinką tarpvalstybinei vandenilio ekonomikai kurti, kuri yra būtina žaliojo amoniako gamybai. Tokiais projektais kaip AMPROSE ar BalticSeaH2 siekiama ne tik ištirti atsinaujinančios energijos integravimą į amoniako gamybą, bet ir sukurti didelio masto vandenilio ekosistemą, kuri galėtų palaikyti žaliojo amoniako gamybą keliose regiono šalyse,“ – teigia mokslininkė.

Būtent projekto AMPROSE, arba „Žaliojo amoniako perspektyvos tvarios energetikos plėtroje“, metu partneriai iš KTU, Norvegijos mokslinių tyrimų organizacijos SINTEF ir projekto stebėtojų įmonių, vieno didžiausių trąšų gamintojų pasaulyje „Yara“ ir didžiausio Baltijos šalyse trąšų gamintojo „Achema“ sieks atsakyti į klausimą, ar Baltijos ir Šiaurės šalių regionas yra pasiruošęs pereiti prie žalesnės amoniako alternatyvos.

Nors tyrėjai pripažįsta, jog žaliojo amoniako gamybos mastų didinimas neišvengiamai reikalautų didelių investicijų į infrastruktūrą, visgi Baltijos ir Šiaurės regiono šalyse jau dabar esama palankių gamtinių ir infrastruktūros sąlygų, galinčių palengvinti regiono perėjimą prie žaliojo amoniako.

Visų pirma tai ir didelis vėjo energetikos potencialas dėl stiprių vėjų Baltijos jūroje – šiuo atveju svarstoma galimybė naudoti ne tik sausumos, bet ir jūros vėjo jėgaines. Be to, Latvijos ir Estijos uostai, pasak tyrėjų, jau dabar yra pritaikyti vietoje gaminamam amoniakui eksportuoti, taip didindami regiono ekonominį atsparumą ir energetinę nepriklausomybę.

„Lietuvoje taip pat egzistuoja pakankamai gera elektros tinklų ir terminalų infrastruktūra, galinti būti pritaikyta ir žaliojo amoniako ar vandenilio gamybai“, – priduria prof. G. Laukaitis.

Nors „žalias“, tačiau kelia iššūkių

Žinoma, egzistuoja ir kitas būdas gaminti žaliąjį amoniaką nei pasitelkiant jau minėtą atsinaujinančios energijos ir žaliojo vandenilio pagrindu vykdomą Haber-Bosh procesą. Tai – žaliojo amoniako gamyba tiesioginės elektrocheminės sintezės metu iš azoto ir vandens. Nors dr. Ieva Barauskienė pabrėžia, jog šis metodas yra dar pažangesnis ir tvaresnis gamtosauginiu požiūriu nei pirmasis, jis vis dar yra vystomas. Be to, kol kas vienas esminių šio žaliojo amoniako gamybos metodų trūkumų – itin brangios, tačiau gamybos procesui būtinos, žaliavos. Joms KTU mokslininkai, bendradarbiaudami su partneriais, taip pat šiuo metu ieško alternatyvų.

„Kol kas platina ir kitų brangiųjų metalų dariniai yra efektyviausi tokios amoniako sintezės katalizatoriai, o tai itin padidina pačios technologijos kaštus, – teigia dr. I. Barauskienė. – Todėl ir AMPROSE projekto metu, bendradarbiaudami su Norvegijos partneriais iš SINTEF instituto, taip pat tirsime ir cirkonio junginių panaudojimo galimybės šios sintezės metu, taip pakeičiant platinos junginius, tačiau neprarandant katalizinio aktyvumo.“

Svarbu nepamiršti saugumo

Visgi, tyrėjai sutinka, jog žaliasis amoniakas – viena potencialiausių žaliosios energetikos sprendimų, galintis ne tik veikti kaip kuras, tačiau ir kaip trąšos ar vandenilio energijos nešiklis. Tai savo ruožtu leistų dekarbonizuoti daugelį sričių – pradedant žemės ūkiu, baigiant aviacija ar laivyba. Visgi net ir čia, mokslininkai pabrėžia, svarbu nepamiršti griežtų reguliacinių mechanizmų, norint maksimaliai išnaudoti žaliojo amoniako potencialą ir pažaboti su jo naudojimu kylančias grėsmes.

„Kaip bebūtų, svarbu prisiminti, jog nors žaliasis amoniakas reklamuojamas kaip mažai taršus sprendimas, jį deginant vis tiek gali susidaryti azoto oksidų (NO_x), kurie yra kenksmingi teršalai, jei nėra tinkamos kontrolės“, – apie galimas rizikas primena viena iš projekto tyrėjų doc. K. Bočkutė.

Projektas „Žaliojo amoniako perspektyvos tvarios energetikos plėtroje“ Nr. 189698 finansuojamas Jungtinės Baltijos ir Šiaurės šalių energetikos tyrimų programos.