कार्बन उत्सर्जन शिखर आणि कार्बन तटस्थतेच्या शतकाहून अधिक काळ चाललेल्या ध्यासामध्ये, जगभरातील देश पुढच्या पिढीच्या ऊर्जा तंत्रज्ञानाचा आणि हरित ऊर्जेचा सक्रियपणे शोध घेत आहेत.अमोनियाअलीकडे जागतिक लक्ष वेधून घेत आहे. हायड्रोजनच्या तुलनेत, अमोनिया साठवणूक आणि वाहतुकीतील स्पष्ट फायद्यांमुळे सर्वात पारंपरिक कृषी खत क्षेत्रापासून ऊर्जा क्षेत्राकडे विस्तारत आहे.

नेदरलँड्समधील ट्वेंटे विद्यापीठातील तज्ज्ञ फारिया यांनी सांगितले की, कार्बनच्या किमती वाढत असल्याने, हरित अमोनिया हे भविष्यात द्रव इंधनांचा राजा ठरू शकते.

तर, हरित अमोनिया नेमका काय आहे? त्याच्या विकासाची सद्यस्थिती काय आहे? त्याच्या वापराची क्षेत्रे कोणती आहेत? तो किफायतशीर आहे का?

हरित अमोनिया आणि त्याच्या विकासाची स्थिती

हायड्रोजन हा मुख्य कच्चा माल आहेअमोनियाउत्पादन. त्यामुळे, हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रियेतील वेगवेगळ्या कार्बन उत्सर्जनानुसार, अमोनियाचे रंगानुसार खालील चार श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते:

राखाडीअमोनियापारंपारिक जीवाश्म ऊर्जा (नैसर्गिक वायू आणि कोळसा) पासून बनवलेले.

निळा अमोनिया: कच्चा हायड्रोजन जीवाश्म इंधनातून काढला जातो, परंतु त्याच्या शुद्धीकरण प्रक्रियेत कार्बन कॅप्चर आणि स्टोरेज तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो.

नील-हरित अमोनिया: मिथेन पायरोलिसिस प्रक्रियेत मिथेनचे विघटन होऊन हायड्रोजन आणि कार्बन तयार होतात. या प्रक्रियेत मिळवलेल्या हायड्रोजनचा उपयोग हरित विजेचा वापर करून अमोनिया तयार करण्यासाठी कच्चा माल म्हणून केला जातो.

हरित अमोनिया: पवन आणि सौर ऊर्जेसारख्या अक्षय ऊर्जा स्रोतांपासून निर्माण झालेल्या हरित विजेचा वापर पाण्याचे विद्युत अपघटन करून हायड्रोजन तयार करण्यासाठी केला जातो आणि त्यानंतर हवेतील नायट्रोजन व हायड्रोजनपासून अमोनियाचे संश्लेषण केले जाते.

हरित अमोनियाच्या ज्वलनानंतर नायट्रोजन आणि पाण्याची निर्मिती होत असल्यामुळे आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार होत नसल्यामुळे, हरित अमोनियाला “शून्य-कार्बन” इंधन आणि भविष्यातील महत्त्वाच्या स्वच्छ ऊर्जा स्रोतांपैकी एक मानले जाते.

जागतिक हरितअमोनियाही बाजारपेठ अजूनही बाल्यावस्थेत आहे. जागतिक दृष्टिकोनातून पाहिल्यास, हरित अमोनिया बाजारपेठेचा आकार २०२१ मध्ये सुमारे ३६ दशलक्ष अमेरिकी डॉलर होता आणि २०३० पर्यंत तो ५.४८ अब्ज अमेरिकी डॉलरपर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे, ज्याचा सरासरी वार्षिक चक्रवाढ वाढीचा दर ७४.८% आहे, आणि यात प्रचंड क्षमता आहे. युंडाओ कॅपिटलचा अंदाज आहे की हरित अमोनियाचे जागतिक वार्षिक उत्पादन २०३० मध्ये २० दशलक्ष टनांपेक्षा जास्त आणि २०५० मध्ये ५६० दशलक्ष टनांपेक्षा जास्त होईल, जे जागतिक अमोनिया उत्पादनाच्या ८०% पेक्षा जास्त असेल.

सप्टेंबर २०२३ पर्यंत, जगभरात ६० हून अधिक हरित अमोनिया प्रकल्प कार्यान्वित करण्यात आले असून, त्यांची एकूण नियोजित उत्पादन क्षमता प्रति वर्ष ३५ दशलक्ष टनांपेक्षा जास्त आहे. परदेशातील हरित अमोनिया प्रकल्प प्रामुख्याने ऑस्ट्रेलिया, दक्षिण अमेरिका, युरोप आणि मध्य पूर्वेमध्ये पसरलेले आहेत.

२०२४ पासून चीनमधील देशांतर्गत हरित अमोनिया उद्योगाचा वेगाने विकास झाला आहे. अपूर्ण आकडेवारीनुसार, २०२४ पासून २० हून अधिक हरित हायड्रोजन अमोनिया प्रकल्पांना प्रोत्साहन देण्यात आले आहे. एनव्हिजन टेक्नॉलॉजी ग्रुप, चायना एनर्जी कन्स्ट्रक्शन, स्टेट पॉवर इन्व्हेस्टमेंट कॉर्पोरेशन, स्टेट एनर्जी ग्रुप इत्यादींनी हरित अमोनिया प्रकल्पांना प्रोत्साहन देण्यासाठी जवळपास २०० अब्ज युआनची गुंतवणूक केली आहे, ज्यामुळे भविष्यात मोठ्या प्रमाणात हरित अमोनिया उत्पादन क्षमता उपलब्ध होईल.

हरित अमोनियाच्या वापराची उदाहरणे

स्वच्छ ऊर्जा म्हणून, हरित अमोनियाला भविष्यात विविध उपयोगांची क्षेत्रे आहेत. पारंपारिक कृषी आणि औद्योगिक उपयोगांव्यतिरिक्त, यामध्ये प्रामुख्याने वीज निर्मिती, जहाजांसाठी इंधन, कार्बन स्थिरीकरण, हायड्रोजन साठवणूक आणि इतर क्षेत्रांचाही समावेश होतो.

१. जहाज वाहतूक उद्योग

जहाज वाहतुकीमुळे होणारे कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन हे जागतिक कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जनाच्या ३% ते ४% आहे. २०१८ मध्ये, आंतरराष्ट्रीय सागरी संघटनेने हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी करण्यासाठी एक प्राथमिक धोरण स्वीकारले, ज्यानुसार २०३० पर्यंत जागतिक जहाज वाहतुकीतील कार्बन उत्सर्जन २००८ च्या तुलनेत किमान ४०% ने कमी केले जाईल आणि २०५० पर्यंत ते ७०% पर्यंत कमी करण्याचे उद्दिष्ट ठेवले जाईल. जहाज वाहतूक उद्योगात कार्बन उत्सर्जन कमी करणे आणि कार्बनमुक्ती साध्य करण्यासाठी, जीवाश्म ऊर्जेच्या जागी स्वच्छ इंधनाचा वापर करणे हे सर्वात आश्वासक तांत्रिक साधन आहे.

जहाज वाहतूक उद्योगात सर्वसाधारणपणे असे मानले जाते की भविष्यात या उद्योगातील डीकार्बनायझेशनसाठी हरित अमोनिया हे मुख्य इंधनांपैकी एक आहे.

लॉइड्स रजिस्टर ऑफ शिपिंगने एकदा असा अंदाज वर्तवला होता की २०३० ते २०५० दरम्यान, जहाज वाहतुकीचे इंधन म्हणून अमोनियाचे प्रमाण ७% वरून २०% पर्यंत वाढेल आणि ते द्रवीकृत नैसर्गिक वायू व इतर इंधनांना मागे टाकून सर्वात महत्त्वाचे इंधन बनेल.

२. वीज निर्मिती उद्योग

अमोनियाज्वलनामुळे CO2 निर्माण होत नाही, आणि अमोनिया-मिश्रित ज्वलनासाठी बॉयलरच्या रचनेत मोठे बदल न करता सध्याच्या कोळसा-आधारित वीज प्रकल्पांच्या सुविधांचा वापर करता येतो. कोळसा-आधारित वीज प्रकल्पांमधील कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन कमी करण्यासाठी हा एक प्रभावी उपाय आहे.

१५ जुलै रोजी, राष्ट्रीय विकास आणि सुधारणा आयोग आणि राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासनाने “कोळसा ऊर्जा प्रकल्पांचे कमी-कार्बन परिवर्तन आणि बांधकामासाठी कृती योजना (२०२४-२०२७)” जारी केली, ज्यामध्ये असे प्रस्तावित केले आहे की परिवर्तन आणि बांधकामानंतर, कोळसा ऊर्जा प्रकल्पांमध्ये १०% पेक्षा जास्त हरित अमोनिया मिसळण्याची आणि कोळसा जाळण्याची क्षमता असावी, ज्यामुळे वापर आणि कार्बन उत्सर्जनाची पातळी लक्षणीयरीत्या कमी होईल. यावरून हे दिसून येते की, औष्णिक ऊर्जा प्रकल्पांमध्ये अमोनिया किंवा शुद्ध अमोनिया मिसळणे ही वीज निर्मिती क्षेत्रातील कार्बन उत्सर्जन कमी करण्यासाठी एक महत्त्वाची तांत्रिक दिशा आहे.

जपान हा अमोनिया मिश्रित ज्वलन ऊर्जा निर्मितीचा एक प्रमुख प्रवर्तक आहे. जपानने २०२१ मध्ये “२०२१-२०५० जपान अमोनिया इंधन रोडमॅप” तयार केला आणि २०२५ पर्यंत औष्णिक ऊर्जा प्रकल्पांमध्ये २०% मिश्रित अमोनिया इंधनाचे प्रात्यक्षिक व पडताळणी पूर्ण करेल; अमोनिया मिश्रित तंत्रज्ञान जसजसे प्रगत होईल, तसतसे हे प्रमाण ५०% पेक्षा जास्त वाढेल; आणि सुमारे २०४० पर्यंत, एक शुद्ध अमोनिया ऊर्जा प्रकल्प उभारला जाईल.

३. हायड्रोजन साठवण वाहक

अमोनियाचा वापर हायड्रोजन साठवण वाहक म्हणून केला जातो आणि त्यासाठी अमोनिया संश्लेषण, द्रवीकरण, वाहतूक आणि वायू हायड्रोजनचे पुनर्निष्कर्षण या प्रक्रिया पार पाडाव्या लागतात. अमोनिया-हायड्रोजन रूपांतरणाची संपूर्ण प्रक्रिया परिपक्व झाली आहे.

सध्या, हायड्रोजन साठवणूक आणि वाहतुकीचे सहा मुख्य मार्ग आहेत: उच्च-दाब सिलेंडर साठवणूक आणि वाहतूक, पाइपलाइनद्वारे वायूची दाबयुक्त वाहतूक, कमी-तापमान द्रव हायड्रोजन साठवणूक आणि वाहतूक, द्रव सेंद्रिय साठवणूक आणि वाहतूक, द्रव अमोनिया साठवणूक आणि वाहतूक, आणि धातू घन हायड्रोजन साठवणूक आणि वाहतूक. यांपैकी, द्रव अमोनिया साठवणूक आणि वाहतूक म्हणजे अमोनिया संश्लेषण, द्रवीकरण, वाहतूक आणि पुनर्वायूकरण यांद्वारे हायड्रोजन मिळवणे. अमोनियाचे -३३°C किंवा १ MPa दाबावर द्रवीकरण केले जाते. हायड्रोजनीकरण/डीहायड्रोजनीकरणाचा खर्च ८५% पेक्षा जास्त असतो. ही पद्धत वाहतुकीच्या अंतरासाठी संवेदनशील नाही आणि मोठ्या प्रमाणातील हायड्रोजनच्या मध्यम आणि लांब पल्ल्याच्या साठवणूक आणि वाहतुकीसाठी, विशेषतः सागरी वाहतुकीसाठी योग्य आहे. भविष्यात हायड्रोजन साठवणूक आणि वाहतुकीच्या सर्वात आशादायक मार्गांपैकी हा एक आहे.

४. रासायनिक कच्चा माल

संभाव्य हरित नायट्रोजन खत आणि हरित रसायनांसाठीचा मुख्य कच्चा माल म्हणून, हरितअमोनिया“हरित अमोनिया + हरित खत” आणि “हरित अमोनिया रसायन” या औद्योगिक साखळ्यांच्या जलद विकासाला जोरदार चालना देईल.

जीवाश्म ऊर्जेपासून बनवलेल्या कृत्रिम अमोनियाच्या तुलनेत, हरित अमोनिया २०३५ पूर्वी रासायनिक कच्चा माल म्हणून प्रभावी स्पर्धात्मकता निर्माण करू शकणार नाही, अशी अपेक्षा आहे.