تولید آمونیاک با استفاده از بیومتان؛ راهکاری برای کاهش انتشار کربن

آمونیاک، به‌ عنوان یکی از اجزای اساسی در کودهای شیمیایی، نقش حیاتی در تامین امنیت غذایی جهانی دارد و به تولید محصولات کشاورزی برای جمعیت میلیاردی کره زمین کمک می‌کند. بااین‌حال، فرایند تولید سنتی آمونیاک، که به‌شدت به گاز طبیعی وابسته است، اثر محیط‌زیستی چشمگیری دارد و یکی از عوامل اصلی انتشار کربن به‌ شمار می‌آید.

این مساله توجه بسیاری از محققان را به یافتن راه‌حل‌های پایدارتر جلب کرده است. در این میان، استفاده از بیومتان به‌ عنوان جایگزینی تجدیدپذیر، راهکاری نوآورانه برای کاهش انتشار کربن و حرکت به‌ سوی تولید آمونیاک کربن‌خنثی یا حتی کربن‌منفی ارائه می‌دهد.

فرایند سنتی تولید آمونیاک و مشکلات محیط‌زیستی

آمونیاک از ترکیب نیتروژن و هیدروژن تولید می‌شود. در این فرایند، هیدروژن معمولاً از گاز طبیعی به‌ دست می‌آید. اما گاز طبیعی علاوه بر هیدروژن، حاوی مقادیر قابل‌ توجهی کربن است که در طول فرایند تولید به‌ صورت دی‌اکسیدکربن (CO2) آزاد می‌شود. این مساله سهم چشمگیری در انتشار کربن دارد و نقش تولید آمونیاک را در بحران تغییرات اقلیمی برجسته‌تر می‌کند.

مهندس محیط‌زیست «اورلیان ایستریت» توضیح می‌دهد: «گاز طبیعی شامل ترکیبی از کربن و هیدروژن است، اما تنها هیدروژن برای تولید آمونیاک مورد نیاز است. این به معنای آزادسازی مقادیر زیادی از کربن در حین تولید است.» به این ترتیب، فرایند سنتی تولید آمونیاک ردپای کربنی بالایی دارد و مستلزم اقدامات جدی برای جایگزینی روش‌های سبزتر است.

راهکارهای پایدار برای تولید آمونیاک

یکی از راه‌حل‌های پیشنهادی برای کاهش انتشار کربن، تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر است. هرچند این فناوری پتانسیل بالایی دارد، اما هنوز به دلیل هزینه‌های بالا و عدم توسعه تجاری، به‌ طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است.

ایستریت در تحقیقات خود راهکار خلاقانه‌تری ارائه می‌دهد: استفاده از بیومتان به‌جای گاز طبیعی. بیومتان، که از زیست‌توده‌هایی مانند ضایعات غذایی و بقایای کشاورزی تولید می‌شود، از نظر شیمیایی ساختاری مشابه گاز طبیعی دارد با این تفاوت که منبعی تجدیدپذیر و پایدار است.

یکی از مزایای کلیدی بیومتان این است که دی‌اکسیدکربنی که در فرایند احتراق آن آزاد می‌شود، قبلاً در طول رشد زیست‌توده از جو جذب شده است. ایستریت توضیح می‌دهد: «این فرایند تعادل برقرار می‌کند، زیرا کربنی که آزاد می‌شود همان کربنی است که قبلاً از اتمسفر گرفته شده است.» در مقابل، استفاده از گاز طبیعی به آزادسازی کربنی منجر می‌شود که میلیون‌ها سال در زیر زمین ذخیره شده بود و به‌ طور مستقیم به افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن در جو می‌انجامد.

نقش فناوری‌های جذب و ذخیره کربن (CCS)

ایستریت بر اهمیت استفاده از فناوری جذب و ذخیره کربن (CCS) برای کاهش آثار محیط‌زیستی فرایند تولید آمونیاک تاکید می‌کند. او معتقد است با به‌کارگیری CCS، می‌توان به انتشار خالص صفر یا حتی منفی کربن در این صنعت دست یافت. به این معنا که تولید آمونیاک می‌تواند دی‌اکسیدکربن بیشتری جذب کند تا اینکه آزاد کند.

از آنجا که فناوری‌های تولید آمونیاک و بیومتان به‌ طور طبیعی به جداسازی دی‌اکسیدکربن نیاز دارند، استفاده از بیومتان همراه با CCS نیازی به تجهیزات جدید ندارد و به‌راحتی با زیرساخت‌های فعلی تولید آمونیاک هماهنگ است.

مزیت اقتصادی بیومتان

ایستریت در مطالعات تطبیقی خود، سه روش تولید آمونیاک را بررسی کرده است: فرایندهای سنتی، الکترولیز و تولید مبتنی بر بیومتان. یافته‌های او نشان می‌دهد استفاده از بیومتان همراه با فناوری CCS نه‌تنها می‌تواند آمونیاک کربن‌منفی تولید کند، بلکه از نظر اقتصادی نیز رقابتی‌تر است.

در شرایط فعلی، با افزایش قیمت گاز طبیعی به‌ دلیل تنش‌های ژئوپولیتیکی مانند جنگ روسیه و اوکراین، استفاده از بیومتان به‌ عنوان گزینه‌ای اقتصادی و پایدار مطرح می‌شود. ایستریت توضیح می‌دهد: «برخلاف روش‌های پیچیده و پرهزینه‌ای مانند جذب مستقیم کربن از هوا (DACCS)، بیومتان راه‌حلی ساده‌تر و موثرتر ارائه می‌دهد که می‌تواند تاثیر فوری داشته باشد.»

معرفی بیومتان به‌ عنوان جایگزینی برای گاز طبیعی در تولید آمونیاک، یکی از راهکارهای عملی و کارآمد برای کاهش انتشار کربن در این صنعت است. این روش علاوه بر اینکه از تبعات محیط‌زیستی می‌کاهد، تولید کودهای شیمیایی پایدار و تقویت امنیت غذایی جهانی را نیز تضمین می‌کند.

به نقل از IE، با سرمایه‌گذاری در فناوری‌های جذب و ذخیره کربن و گسترش استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند بیومتان، می‌توان به آینده‌ای پایدارتر و عاری از کربن نزدیک‌تر شد. این اقدامات نه‌تنها به مبارزه با تغییرات اقلیمی کمک می‌کند، بلکه فرصت‌های اقتصادی و محیط‌زیستی جدیدی نیز به ارمغان می‌آورد. همان‌طور که ایستریت اشاره می‌کند، «راه‌حل‌های ساده‌تر و عملی‌تر می‌توانند نتایج بزرگی دربر داشته باشند.»

اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.