في خضم الهوس الذي دام قرنًا من الزمان بشأن ذروة انبعاثات الكربون والحياد الكربوني، تبحث دول العالم بنشاط عن الجيل القادم من تكنولوجيا الطاقة، والطاقة الخضراء.الأمونياأصبحت الأمونيا محط اهتمام عالمي في الآونة الأخيرة. وبالمقارنة مع الهيدروجين، تتوسع استخدامات الأمونيا من مجال الأسمدة الزراعية التقليدية إلى مجال الطاقة، وذلك بفضل مزاياها الواضحة في التخزين والنقل.

قال فاريا، الخبير في جامعة توينتي في هولندا، إنه مع ارتفاع أسعار الكربون، قد يكون الأمونيا الخضراء هو ملك الوقود السائل في المستقبل.

إذن، ما هو الأمونيا الأخضر تحديداً؟ ما هو وضع تطويره؟ ما هي تطبيقاته؟ هل هو اقتصادي؟

الأمونيا الخضراء ووضعها التطويري

الهيدروجين هو المادة الخام الرئيسية لـالأمونياوبالتالي، وفقًا لانبعاثات الكربون المختلفة في عملية إنتاج الهيدروجين، يمكن أيضًا تصنيف الأمونيا إلى الفئات الأربع التالية حسب اللون:

رماديالأمونيامصنوع من الطاقة الأحفورية التقليدية (الغاز الطبيعي والفحم).

الأمونيا الزرقاء: يتم استخراج الهيدروجين الخام من الوقود الأحفوري، ولكن يتم استخدام تقنية احتجاز الكربون وتخزينه في عملية التكرير.

الأمونيا الزرقاء والخضراء: تعمل عملية التحلل الحراري للميثان على تفكيك الميثان إلى هيدروجين وكربون. ويُستخدم الهيدروجين المستخلص في هذه العملية كمادة خام لإنتاج الأمونيا باستخدام الطاقة الكهربائية النظيفة.

الأمونيا الخضراء: يتم استخدام الكهرباء الخضراء المولدة بواسطة الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية لتحليل الماء كهربائيا لإنتاج الهيدروجين، ثم يتم تصنيع الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين الموجودين في الهواء.

لأن الأمونيا الخضراء تنتج النيتروجين والماء بعد الاحتراق، ولا تنتج ثاني أكسيد الكربون، فإن الأمونيا الخضراء تعتبر وقودًا "خاليًا من الكربون" وواحدًا من مصادر الطاقة النظيفة المهمة في المستقبل.

البيئة الخضراء العالميةالأمونيالا يزال سوق الأمونيا الخضراء في مراحله الأولى. وعلى الصعيد العالمي، بلغ حجم هذا السوق حوالي 36 مليون دولار أمريكي في عام 2021، ومن المتوقع أن يصل إلى 5.48 مليار دولار أمريكي في عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 74.8%، ما يُشير إلى إمكانات هائلة. وتتوقع شركة يونداو كابيتال أن يتجاوز الإنتاج العالمي السنوي من الأمونيا الخضراء 20 مليون طن في عام 2030، وأن يتجاوز 560 مليون طن في عام 2050، ما يُمثل أكثر من 80% من الإنتاج العالمي للأمونيا.

حتى سبتمبر 2023، تم تنفيذ أكثر من 60 مشروعاً لإنتاج الأمونيا الخضراء حول العالم، بطاقة إنتاجية إجمالية مخططة تتجاوز 35 مليون طن سنوياً. وتتوزع مشاريع الأمونيا الخضراء الخارجية بشكل رئيسي في أستراليا وأمريكا الجنوبية وأوروبا والشرق الأوسط.

منذ عام 2024، شهد قطاع الأمونيا الخضراء في الصين نموًا سريعًا. وتشير الإحصاءات غير المكتملة إلى أنه منذ ذلك الحين، تم إطلاق أكثر من 20 مشروعًا لإنتاج الأمونيا الخضراء. وقد استثمرت شركات مثل مجموعة إنفيجن للتكنولوجيا، وشركة تشاينا إنرجي كونستركشن، وشركة ستيت باور للاستثمار، ومجموعة ستيت إنرجي، وغيرها، ما يقارب 200 مليار يوان في دعم مشاريع الأمونيا الخضراء، مما سيساهم في زيادة الطاقة الإنتاجية للأمونيا الخضراء بشكل كبير في المستقبل.

سيناريوهات استخدام الأمونيا الخضراء

باعتبارها طاقة نظيفة، تتمتع الأمونيا الخضراء بنطاق واسع من التطبيقات المستقبلية. فإلى جانب استخداماتها التقليدية في الزراعة والصناعة، تشمل تطبيقاتها الرئيسية توليد الطاقة، ووقود السفن، وتثبيت الكربون، وتخزين الهيدروجين، وغيرها من المجالات.

1. صناعة الشحن

تُشكّل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من قطاع الشحن البحري ما بين 3% و4% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. وفي عام 2018، اعتمدت المنظمة البحرية الدولية استراتيجية أولية للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، مقترحةً خفض انبعاثات الكربون من قطاع الشحن البحري العالمي بنسبة 40% على الأقل بحلول عام 2030 مقارنةً بعام 2008، والسعي إلى خفضها بنسبة 70% بحلول عام 2050. ولتحقيق خفض انبعاثات الكربون وإزالة الكربون من قطاع الشحن البحري، يُعدّ استخدام أنواع الوقود النظيفة بدلاً من الطاقة الأحفورية الوسيلة التقنية الأكثر جدوى.

يُعتقد عموماً في صناعة الشحن أن الأمونيا الخضراء هي أحد أنواع الوقود الرئيسية لإزالة الكربون في صناعة الشحن في المستقبل.

توقعت مؤسسة لويدز ريجستر للشحن ذات مرة أنه بين عامي 2030 و 2050، ستزداد نسبة الأمونيا كوقود للشحن من 7٪ إلى 20٪، لتحل محل الغاز الطبيعي المسال وأنواع الوقود الأخرى لتصبح أهم وقود للشحن.

2. صناعة توليد الطاقة

الأمونيالا ينتج عن الاحتراق ثاني أكسيد الكربون، ويمكن استخدام الاحتراق المختلط بالأمونيا في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة على جسم المرجل. وهو إجراء فعال للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم.

في الخامس عشر من يوليو، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح والإدارة الوطنية للطاقة "خطة العمل لتحويل محطات توليد الطاقة بالفحم إلى محطات منخفضة الكربون وبناءها (2024-2027)"، والتي اقترحت أن تتمتع هذه المحطات، بعد تحويلها وبناءها، بالقدرة على مزج أكثر من 10% من الأمونيا الخضراء مع الفحم، مما يُسهم في خفض استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون بشكل ملحوظ. ويتضح من ذلك أن مزج الأمونيا، أو الأمونيا النقية، في محطات الطاقة الحرارية يُعدّ توجهاً تقنياً هاماً لخفض انبعاثات الكربون في قطاع توليد الطاقة.

تُعدّ اليابان من أبرز الداعمين لتوليد الطاقة باستخدام مزيج الأمونيا. وقد وضعت اليابان "خارطة طريق وقود الأمونيا في اليابان 2021-2050" في عام 2021، وستُكمل بحلول عام 2025 عملية تجربة واختبار استخدام وقود الأمونيا المخلوط بنسبة 20% في محطات الطاقة الحرارية؛ ومع نضوج تقنية الأمونيا المخلوطة، سترتفع هذه النسبة إلى أكثر من 50%؛ وبحلول عام 2040 تقريبًا، سيتم بناء محطة طاقة تعمل بالأمونيا النقية.

3. ناقل تخزين الهيدروجين

يُستخدم الأمونيا كناقل لتخزين الهيدروجين، ويتطلب ذلك المرور بعمليات تصنيع الأمونيا، وتسييلها، ونقلها، وإعادة استخلاص الهيدروجين الغازي. وقد وصلت عملية تحويل الأمونيا إلى هيدروجين إلى مرحلة النضج.

توجد حاليًا ست طرق رئيسية لتخزين ونقل الهيدروجين: التخزين والنقل في أسطوانات عالية الضغط، والنقل الغازي المضغوط عبر الأنابيب، وتخزين ونقل الهيدروجين السائل في درجات حرارة منخفضة، وتخزين ونقل المواد العضوية السائلة، وتخزين ونقل الأمونيا السائلة، وتخزين ونقل الهيدروجين الصلب المعدني. تعتمد طريقة تخزين ونقل الأمونيا السائلة على استخلاص الهيدروجين من خلال تصنيع الأمونيا، ثم تسييلها، ونقلها، ثم إعادة تحويلها إلى غاز. تُسيّل الأمونيا عند درجة حرارة -33 درجة مئوية أو ضغط 1 ميجا باسكال. تُمثل تكلفة الهدرجة/نزع الهيدروجين أكثر من 85% من التكلفة الإجمالية. لا تتأثر هذه الطريقة بمسافة النقل، وهي مناسبة لتخزين ونقل كميات كبيرة من الهيدروجين لمسافات متوسطة وطويلة، وخاصة النقل البحري. تُعد هذه الطريقة من أكثر الطرق الواعدة لتخزين ونقل الهيدروجين في المستقبل.

4. المواد الكيميائية الخام

باعتبارها سمادًا نيتروجينيًا أخضرًا محتملاً والمادة الخام الرئيسية للمواد الكيميائية الخضراء،الأمونياسيساهم ذلك بقوة في تعزيز التطور السريع لسلاسل الصناعات "الأمونيا الخضراء + الأسمدة الخضراء" و "المواد الكيميائية للأمونيا الخضراء".

بالمقارنة مع الأمونيا الاصطناعية المصنوعة من الطاقة الأحفورية، من المتوقع ألا تتمكن الأمونيا الخضراء من تشكيل قدرة تنافسية فعالة كمادة خام كيميائية قبل عام 2035.