Prezydent COP28 Ahmad Al Jaber promuje błękitny amoniak jako rozwiązanie dekarbonizacyjne. Rozmawialiśmy z różnymi ekspertami, którzy nie zgadzają się z tą opinią.
„Kiedy po raz pierwszy usłyszałem o niebieskim wodorze, nie mówiąc już o niebieskim amoniaku, szczerze mówiąc, wydało mi się to oszustwem” – stwierdza Robert Howarth, profesor ekologii i biologii środowiska na Uniwersytecie Cornell. – W pewnym sensie tak.
Jednak przewodniczący COP28 w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, Sultan Al Jaber, chwali niebieski amoniak jako „produkt niskoemisyjny”.
Al Jaber jest nie tylko liderem kluczowej światowej konferencji poświęconej walce ze zmianami klimatycznymi, ale także ministrem przemysłu i zaawansowanych technologii Zjednoczonych Emiratów Arabskich oraz dyrektorem generalnym Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC).
ADNOC rozwija swoje możliwości w zakresie eksportu niebieskiego amoniaku w ramach wysiłków na rzecz zaprezentowania się jako firma „bardziej ekologiczna”.
Co to jest niebieski amoniak?
Amoniak to bezbarwny gaz składający się z wodoru i azotu, który działa jako paliwo nośne dla wodoru. Umożliwia bezpieczniejsze i wydajniejsze magazynowanie wodoru – nośnika energii, który wielu ekspertów branżowych wychwalał jako rozwiązanie dekarbonizacyjne. Błękitny amoniak uzyskuje się poprzez wychwytywanie emisji dwutlenku węgla powstających podczas jego produkcji.
Pierwszy ładunek błękitnego amoniaku opuścił Zjednoczone Emiraty Arabskie w 2021 r. i udał się do Japonii. Fertiglobe, spółka joint venture pomiędzy ADNOC i holenderską firmą chemiczną OCI, produkowała niebieski amoniak w kompleksie przemysłowym Ruwais w Abu Zabi. Fertiglobe sprzedał kolejne dostawy do klientów w Niemczech i Korei Południowej. Trwają plany budowy fabryki niebieskiego amoniaku na skalę komercyjną w Ruwais.
Bliższe przyjrzenie się śladowi gazów cieplarnianych błękitnego amoniaku pokazuje, że wcale nie jest to „produkt niskoemisyjny”. Jego produkcja może wyemitować trzy razy więcej gazów cieplarnianych niż olej napędowy i dwa i pół razy więcej niż węgiel czy gaz ziemny.
Ta wysoka liczba wynika głównie z wycieku metanu w procesie produkcyjnym, na który nakłada się nieefektywność przetwarzania wodoru w amoniak i z powrotem. Poza tym ADNOC wykorzystuje wychwytywany CO₂ do pompowania większej ilości ropy w procesie zwanym ulepszonym odzyskiem ropy (EOR).
W jaki sposób niebieski amoniak pomaga spełnić obietnice wodoru?
Ten szum tak naprawdę nie dotyczy amoniaku. Przemysł ogłosił wodór jako sposób na dekarbonizację systemu energetycznego, szczególnie w sektorach, w których emisje są trudne do ograniczenia, takich jak transport czy wytwarzanie energii. Amoniak umożliwia przechowywanie i transport wodoru w bezpieczniejszych i wydajniejszych warunkach.
W przeciwieństwie do paliw kopalnych, które same są spalane w celu uzyskania energii, wodór jest nośnikiem energii. Dzieje się tak dlatego, że sam wodór – w przeciwieństwie do ropy naftowej czy gazu kopalnego – musi być produkowany albo z wody za pomocą prądu, albo z gazu.
W zależności od sposobu produkcji wodór dzieli się na trzy główne typy: zielony, szary i niebieski. Tylko ekologiczny wodór jest naprawdę bezemisyjny, ponieważ pochodzi z energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Szary wodór produkowany jest z gazu ziemnego, co wiąże się z całą emisją gazów cieplarnianych. Niebieski wodór powstaje, gdy instalacja wodorowa stosuje wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS) w celu wychwytywania emisji dwutlenku węgla powstających podczas produkcji.
Jest to typ wyprodukowany przez ADNOC i OCI. Fertiglobe wyposażyło swoją fabrykę amoniaku w tymczasowe jednostki upłynniające, które umożliwiły jej przesyłanie i wstrzykiwanie CO₂ do podziemnych zbiorników w Al Reyadah, zakładzie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla firmy ADNOC w pobliżu Abu Zabi. Zastosowanie technologii CCS spowodowało, że Al Jaber stwierdził, że amoniak jest „niskoemisyjny”.
Jako bardzo mała i wybuchowa cząsteczka wodór jest trudny do przechowywania i transportu. Dlatego „niebieski amoniak to po prostu pobieranie niebieskiego wodoru, przekształcanie go w amoniak do transportu, a następnie przekształcanie amoniaku z powrotem w wodór” – wyjaśnia Howarth.
Zapomniany metan z błękitnego wodoru
Produkcja niebieskiego wodoru wymaga większej ilości gazu ziemnego niż szarego, co prowadzi do wyższych emisji metanu. Obydwa typy produkowane są z paliw kopalnych, ale w przypadku błękitnego wodoru do zasilania technologii CCS wykorzystuje się także gaz ziemny.
Emisje dwutlenku węgla z produkcji są rzeczywiście niższe, ale nie emisje metanu. Ten potężny gaz cieplarniany jest odpowiedzialny za jedną trzecią globalnego ocieplenia, które ma miejsce od 1900 r., ale rzadko jest uwzględniany w ocenach skutków klimatycznych.
Biorąc to pod uwagę, „ogólny ślad gazów cieplarnianych niebieskiego wodoru jest znacznie większy niż węgla czy gazu ziemnego” – wyjaśnia Howarth. Szacuje, że ślad gazów cieplarnianych nośnika energii jest o 20 proc. większy niż w przypadku spalania gazu ziemnego lub węgla w celu uzyskania ciepła i o 60 proc. większy niż w przypadku spalania oleju napędowego.
„I nie będziemy jeszcze używać niebieskiego amoniaku, tylko niebieski wodór” – dodaje Howarth.
Obecnie do wytworzenia wodoru potrzeba więcej energii, niż zapewnia nośnik energii. Oznacza to, że część wyprodukowanego wodoru zostanie utracona w wyniku nieefektywności konwersji, zwiększając emisję metanu.
Przekształcenie wodoru w amoniak i z powrotem również wymaga energii. Howarth szacuje, że zamiana wodoru na amoniak na wodór skutkuje 1,93 razy większym śladem gazów cieplarnianych niż produkcja niebieskiego wodoru.
Emisje metanu powstające w wyniku produkcji błękitnego wodoru, połączone ze stratami wynikającymi z konwersji, oznaczają, że w sumie błękitny amoniak emituje 2,5 do 3 razy więcej gazów cieplarnianych niż „zwykłe” paliwa, takie jak węgiel, gaz ziemny czy olej napędowy. Szacunki te nie uwzględniają transportu, który według Howartha spowodowałby dodatkowe 5–10 procent emisji w zależności od typu cysterny.
Jak efektywne jest wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla?
Naukowcy mają poważne wątpliwości co do skuteczności podstawowego „czystości” niebieskiego amoniaku: technologii CCS. Clark Williams-Derry z Instytutu Ekonomiki Energii i Analiz Finansowych (IEEFA) wyjaśnia, że wskaźniki wychwytywania CO₂ różnią się w zależności od tego, „czy próbujemy namalować realistyczny obraz działalności CCS, czy też staramy się, aby CCS dobrze wyglądało. Bardziej realistyczne liczby są dość przygnębiające.”
Instalacje CCS zwykle wychwytują znacznie mniej CO₂, niż się twierdzi. Williams-Derry wskazuje na fabrykę CCS Petra Nova w Stanach Zjednoczonych, która twierdziła, że wychwytuje 90% CO₂. Zgłoszone emisje wokół zakładu, plus uwzględnienie emisji spowodowanych technologią CCS, wskazują, że rzeczywista wartość wynosi 55–58 procent.
Nie ma publicznie dostępnych informacji na temat wskaźników wychwytu w zakładzie Al Reyadah CCS w Abu Zabi. Obliczenia ekspertów wahają się od 17 do 36 proc. Górna granica jest ostrożnym szacunkiem, ponieważ w 2022 r., jedynym roku, dla którego dostępny jest współczynnik wychwytywania CO₂, instalacja wychwyciła jedynie 30% CO₂.
Oprócz szybkości wychwytywania część wstrzykniętego CO₂ może przedostać się z powrotem do atmosfery. Schlissel mówi o „realnym ryzyku”, że część wstrzykniętego CO₂ może przedostać się z powrotem na powierzchnię bez ponownego wychwycenia.
Objętość gazu powracającego z podziemnego magazynu zależy od rodzaju formacji geologicznej, w której jest on magazynowany oraz od liczby odłączonych od sieci odwiertów naftowych i gazowych znajdujących się w zlewisku. „Przechowywanie CO₂ w zbiornikach przypominających poduszki na szpilki może być niezwykle trudne” – mówi Williams-Derry.
Jak niebieski amoniak jest wykorzystywany do wychwytywania większej ilości ropy
Wreszcie CO₂ wychwycony podczas produkcji „niskoemisyjnego” niebieskiego amoniaku prowadzi do produkcji większej ilości ropy na potrzeby ADNOC w procesie zwanym wzmocnionym odzyskiem ropy (EOR). EOR oznacza wstrzykiwanie CO₂ do prawie wyczerpanego pola naftowego. Ciśnienie powoduje, że do odwiertu dociera więcej ropy.
Instalacja w Al Reyadah wychwytuje do 800 000 ton CO₂, który jest następnie sprężany, odwadniany i transportowany na pola naftowe Bab i Rumaitha w celu uzyskania EOR.
Wstrzykiwanie wychwyconego CO₂ poprawiło odzysk ropy ADNOC o 10 procent.
Schlissel z IEEFA szacuje, że tona metryczna CO₂ zużyta do celów EOR daje od dwóch do czterech nowych baryłek ropy.
„Podczas spalania baryłka ropy emituje około 440 kg CO₂” – wyjaśnia Schlissel. „Zatem jeśli założymy, że zużycie jednej tony CO₂ pozwala uzyskać nawet 2,5 baryłki ropy, wynikiem netto wykorzystania wychwyconego CO₂ do celów EOR będą wyższe emisje, niż gdyby CO₂ w ogóle nie został wychwycony”.
Filip Johnsson z Politechniki Chalmers dodaje: „Błękitny amoniak można ubiegać się tylko wtedy, gdy CO₂ jest trwale składowany w formacjach geologicznych i nie jest powiązany z EOR. Wtryskiwanie CO₂ w ramach programu EOR rodzi również pytanie, co stałoby się z nowo wyprodukowaną ropą, gdyby CO₂ nie był dostępny”.
Co więcej, CO₂ również wycieka podczas EOR, chociaż liczby znów są nieznane. „Nikt nie mierzy, ile CO₂ wycieka z powrotem do atmosfery ze studni zatłaczania EOR” – wyjaśnia Schlissel.
Jednak fakt, że tak się dzieje, nie podlega dyskusji. „Recykling CO₂” – wychwytywanie unoszącego się w górę gazu – to sposób na przeciwdziałanie temu negatywnemu wpływowi. Rzecznik ADNOC, Philip Robinson, stwierdził, że firma wdraża w odwiercie „technologię wychwytywania i ponownego wtryskiwania CO₂ w zamkniętej pętli”.
Niebieski amoniak to „niebezpieczne podejście”
Biorąc pod uwagę negatywny wpływ błękitnego amoniaku na klimat, „Grzecznie nie zgodziłbym się z przewodniczącym COP28, że możemy sprawić, że będzie to działać dzięki tym rozwiązaniom technicznym i paliwam kopalnym” – mówi Howarth.
Podkreśla, że musimy zaprzestać korzystania z paliw kopalnych i że mamy ku temu rozwiązania, takie jak odnawialne źródła energii, wysokowydajne pompy ciepła i pojazdy elektryczne.
„Branża marzy o tym, aby móc w dalszym ciągu wykorzystywać paliwa kopalne i w jakiś sposób sprawić, by zaczęło to działać poprzez wychwytywanie dwutlenku węgla i wykonywanie innych skomplikowanych czynności technicznych, które są niezwykle trudne i nie udało się tego zrobić w przeszłości. Myślę, że to bardzo niebezpieczne podejście.”
Pomimo wcześniejszej komunikacji w sprawie niebieskiego amoniaku, firma ADNOC nie odpowiedziała na prośbę o komentarz w sprawie twierdzeń zawartych w artykule.
