Trong cơn sốt kéo dài hàng thế kỷ về đỉnh carbon và trung hòa carbon, các quốc gia trên thế giới đang tích cực tìm kiếm công nghệ năng lượng thế hệ tiếp theo và xanhamoniacđang trở thành tâm điểm chú ý toàn cầu gần đây. So với hydro, amoniac đang mở rộng từ lĩnh vực phân bón nông nghiệp truyền thống nhất sang lĩnh vực năng lượng nhờ những lợi thế rõ ràng trong lưu trữ và vận chuyển.

Faria, một chuyên gia tại Đại học Twente ở Hà Lan, cho biết với việc giá carbon tăng, amoniac xanh có thể trở thành vua của nhiên liệu lỏng trong tương lai.

Vậy, amoniac xanh chính xác là gì? Tình hình phát triển của nó ra sao? Các ứng dụng của nó là gì? Liệu nó có kinh tế không?

Amoniac xanh và tình hình phát triển của nó

Hydro là nguyên liệu thô chính choamoniacsản xuất. Do đó, theo lượng khí thải carbon khác nhau trong quá trình sản xuất hydro, amoniac cũng có thể được phân loại thành bốn loại sau theo màu sắc:

Xámamoniac: Được làm từ năng lượng hóa thạch truyền thống (khí đốt tự nhiên và than đá).

Amoniac xanh: Hydro thô được chiết xuất từ ​​nhiên liệu hóa thạch, nhưng công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon được sử dụng trong quá trình tinh chế.

Amoniac xanh lam-lục: Quá trình nhiệt phân metan phân hủy metan thành hydro và cacbon. Hydro thu được trong quá trình này được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất amoniac bằng điện xanh.

Amoniac xanh: Điện xanh được tạo ra từ năng lượng tái tạo như năng lượng gió và mặt trời được sử dụng để điện phân nước để tạo ra hydro, sau đó amoniac được tổng hợp từ nitơ và hydro trong không khí.

Vì amoniac xanh tạo ra nitơ và nước sau khi đốt cháy, và không tạo ra carbon dioxide nên amoniac xanh được coi là nhiên liệu “không carbon” và là một trong những nguồn năng lượng sạch quan trọng trong tương lai.

Màu xanh toàn cầuamoniacThị trường amoniac xanh vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Xét trên toàn cầu, quy mô thị trường amoniac xanh đạt khoảng 36 triệu đô la Mỹ vào năm 2021 và dự kiến ​​sẽ đạt 5,48 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép trung bình hàng năm là 74,8%, một tiềm năng đáng kể. Yundao Capital dự đoán sản lượng amoniac xanh toàn cầu hàng năm sẽ vượt quá 20 triệu tấn vào năm 2030 và vượt quá 560 triệu tấn vào năm 2050, chiếm hơn 80% sản lượng amoniac toàn cầu.

Tính đến tháng 9 năm 2023, hơn 60 dự án amoniac xanh đã được triển khai trên toàn thế giới, với tổng công suất sản xuất dự kiến ​​hơn 35 triệu tấn/năm. Các dự án amoniac xanh ở nước ngoài chủ yếu phân bổ tại Úc, Nam Mỹ, Châu Âu và Trung Đông.

Từ năm 2024, ngành công nghiệp amoniac xanh nội địa của Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, từ năm 2024 đến nay, hơn 20 dự án amoniac hydro xanh đã được xúc tiến. Tập đoàn Công nghệ Envision, Công ty Xây dựng Năng lượng Trung Quốc, Tổng công ty Đầu tư Điện lực Nhà nước, Tập đoàn Năng lượng Nhà nước, v.v. đã đầu tư gần 200 tỷ nhân dân tệ vào việc thúc đẩy các dự án amoniac xanh, hứa hẹn sẽ giải phóng một lượng lớn năng lực sản xuất amoniac xanh trong tương lai.

Các kịch bản ứng dụng của amoniac xanh

Là một nguồn năng lượng sạch, amoniac xanh có nhiều ứng dụng trong tương lai. Ngoài các ứng dụng nông nghiệp và công nghiệp truyền thống, nó còn chủ yếu bao gồm pha trộn phát điện, nhiên liệu vận tải, cố định carbon, lưu trữ hydro và các lĩnh vực khác.

1. Ngành vận tải biển

Lượng khí thải carbon dioxide từ vận tải biển chiếm từ 3% đến 4% lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu. Năm 2018, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã thông qua chiến lược sơ bộ về giảm phát thải khí nhà kính, đề xuất đến năm 2030, lượng khí thải carbon từ vận tải biển toàn cầu sẽ giảm ít nhất 40% so với năm 2008 và phấn đấu giảm 70% vào năm 2050. Để đạt được mục tiêu giảm carbon và khử carbon trong ngành vận tải biển, nhiên liệu sạch thay thế năng lượng hóa thạch là giải pháp kỹ thuật triển vọng nhất.

Trong ngành vận tải biển, người ta thường tin rằng amoniac xanh là một trong những nhiên liệu chính để khử cacbon trong ngành vận tải biển trong tương lai.

Sổ đăng ký vận tải biển Lloyd's từng dự đoán rằng từ năm 2030 đến năm 2050, tỷ lệ amoniac làm nhiên liệu vận chuyển sẽ tăng từ 7% lên 20%, thay thế khí tự nhiên hóa lỏng và các nhiên liệu khác để trở thành nhiên liệu vận chuyển quan trọng nhất.

2. Ngành sản xuất điện

AmoniacQuá trình đốt cháy không tạo ra CO2, và quá trình đốt cháy hỗn hợp amoniac có thể tận dụng các cơ sở nhà máy điện than hiện có mà không cần sửa đổi lớn thân lò hơi. Đây là một biện pháp hiệu quả để giảm phát thải carbon dioxide trong các nhà máy điện than.

Ngày 15 tháng 7, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia và Tổng cục Năng lượng Quốc gia đã ban hành “Kế hoạch Hành động Chuyển đổi và Xây dựng Điện than Carbon Thấp (2024-2027)”, trong đó đề xuất rằng sau khi chuyển đổi và xây dựng, các tổ máy điện than phải có khả năng pha trộn hơn 10% amoniac xanh và đốt than. Mức tiêu thụ và lượng khí thải carbon được giảm đáng kể. Có thể thấy rằng việc pha trộn amoniac hoặc amoniac tinh khiết trong các tổ máy nhiệt điện là một hướng kỹ thuật quan trọng để giảm phát thải carbon trong lĩnh vực phát điện.

Nhật Bản là quốc gia thúc đẩy mạnh mẽ việc phát điện bằng nhiên liệu đốt hỗn hợp amoniac. Nhật Bản đã xây dựng “Lộ trình Nhiên liệu Amoniac Nhật Bản 2021-2050” vào năm 2021 và sẽ hoàn thành việc thử nghiệm và kiểm chứng nhiên liệu amoniac pha trộn 20% tại các nhà máy nhiệt điện vào năm 2025; khi công nghệ pha trộn amoniac phát triển, tỷ lệ này sẽ tăng lên hơn 50%; và đến khoảng năm 2040, một nhà máy điện amoniac nguyên chất sẽ được xây dựng.

3. Chất mang lưu trữ hydro

Amoniac được sử dụng làm chất mang hydro, cần trải qua các quá trình tổng hợp amoniac, hóa lỏng, vận chuyển và tái chiết xuất hydro khí. Toàn bộ quá trình chuyển đổi amoniac thành hydro đã hoàn thiện.

Hiện nay, có sáu phương pháp lưu trữ và vận chuyển hydro chính: lưu trữ và vận chuyển bằng xi lanh áp suất cao, vận chuyển khí nén bằng đường ống, lưu trữ và vận chuyển hydro lỏng ở nhiệt độ thấp, lưu trữ và vận chuyển hữu cơ lỏng, lưu trữ và vận chuyển amoniac lỏng, và lưu trữ và vận chuyển hydro rắn kim loại. Trong số đó, lưu trữ và vận chuyển amoniac lỏng là quá trình chiết xuất hydro thông qua tổng hợp amoniac, hóa lỏng, vận chuyển và tái khí hóa. Amoniac được hóa lỏng ở -33°C hoặc 1MPa. Chi phí hydro hóa/khử hydro chiếm hơn 85%. Phương pháp này không phụ thuộc vào khoảng cách vận chuyển, phù hợp cho việc lưu trữ và vận chuyển hydro khối lượng lớn ở khoảng cách trung bình và dài, đặc biệt là vận tải đường biển. Đây là một trong những phương pháp lưu trữ và vận chuyển hydro đầy hứa hẹn trong tương lai.

4. Nguyên liệu hóa học

Là một loại phân bón nitơ xanh tiềm năng và là nguyên liệu thô chính cho các hóa chất xanh, xanhamoniacsẽ thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển nhanh chóng của chuỗi công nghiệp “amoniac xanh + phân bón xanh” và “hóa chất amonia xanh”.

So với amoniac tổng hợp được làm từ năng lượng hóa thạch, dự kiến ​​amoniac xanh sẽ không thể tạo ra khả năng cạnh tranh hiệu quả như một nguyên liệu thô hóa học trước năm 2035.